Système nerveux

480 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie subit une chirurgie du cerveau sous anesthésie pour y injecter des virus, d'autres un jeûne de 24 heures, des injections répétées et un régime gras destiné à les rendre obèses, afin d'étudier le rôle d'une protéine dans la prise alimentaire. Le porteur décrit la découverte récente d'un gène jusque-là inconnu et renvoie les applications contre l'obésité et le diabète à un horizon lointain. Il affirme avoir déjà validé son approche in vitro mais conclut au "besoin" de la souris, seule à réunir les organes en jeu dans la régulation énergétique.

Objectifs

Le maintien de la balance énergétique dépend de l'équilibre entre les apports et les dépenses énergétiques. Il existe des systèmes de régulation de la prise alimentaire qui permettent un équilibre entre les apports énergétiques, les dépenses et le maintien du poids corporel autour d'une constante. Une dérégulation du système peut conduire à l'obésité et aux maladies métaboliques qui lui sont fortement associées comme le diabète. Nous avons récemment mis en évidence une fonction inattendue d’une protéine dans la régulation de l’appétit. Nos données mettent en évidence le rôle d’un variant génétique associé au diabète de type 2. Toutefois le mécanisme moléculaire sous-jacent à cette découverte reste incomplet. Nous avons récemment identifié un nouveau gène jusqu’alors inconnu qui pourrait contribuer à la régulation de l’appétit chez la souris. Nos données préliminaires confirment que cette nouvelle cible pourrait représenter un nouveau mécanisme favorisant l'obésité. Par conséquent, ce projet vise à comprendre comment cette protéine est impliquée dans l’homéostasie énergétique.

Bénéfices attendus

Au cours de la dernière décennie, l'humanité a été confrontée à une épidémie d'obésité et de Diabète de type 2 (DT2) en rapide augmentation. Le nombre de sujets touchés continue d'augmenter dans les économies de marché établies. Plus important encore, la propagation de l'épidémie est encore plus spectaculaire dans les économies émergentes et en développement très peuplées. Le mode de vie sédentaire et la suralimentation, caractéristiques de notre société moderne, expliquent cette propagation épidémique de la maladie. Une approche simple consisterait donc à adapter les habitudes personnelles en conséquence. Malheureusement, cette approche ne fonctionne que pour un petit sous-ensemble de la population, car elle exige une maîtrise de soi très forte et n'est pas suffisante lorsque le diabète est déjà apparent. Si d'énormes efforts de recherche ont été déployés pour élucider et cibler les pathomécanismes de l'obésité et du DT2, le tableau est encore loin d'être complet. Par conséquent, de nouvelles perspectives de recherche menant à des approches thérapeutiques sont fortement demandées pour prévenir les énormes coûts de santé et les conséquences négatives du mode de vie moderne. Notre étude se concentre sur un rôle potentiel d'une nouvelle protéine clé dans la régulation neuronale de la prise alimentaire et du comportement alimentaire. Cette étude est pertinente et innovante pour plusieurs raisons. Nous avons déjà montré le rôle spécifique de cette voie de signalisation dans le contrôle de la prise alimentaire, une fonction qui n'avait jamais été mise en avant jusqu’à présent. Comme le contrôle de la prise alimentaire est très complexe, les expériences suggérées sont conçues pour explorer davantage le mécanisme moléculaire impliqué dans la prise alimentaire et le gain de poids. Cette étude nous permettra de déterminer si cette protéine jusqu'alors inconnue est une nouvelle cible thérapeutique dans l’obésité.

Procédures

320 animaux subiront, sous anesthésie générale, une chirurgie stéréotaxique afin d’injecter des adénovirus associés dans une zone particulière du cerveau. La durée de la chirurgie, de l’induction de l’anesthésie au réveil, est 1h – 1h30. Les 320 animaux (+160 pas de stéréotaxie) seront soumis à des tests métaboliques (1 test par semaine - 2 tests prévus). Pour chaque test ils subiront 4 injections IP (1inj/jour pendant 4 jours - durée 10 sec/inj). 240 souris seront soumises à un régime enrichi en gras qui entrainera une prise de poids.

Impact sur les animaux

La chirurgie stéréotaxique est utilisée pour délivrer des vecteurs viraux (adénovirus associés) dans une zone particulière du cerveau. Ces vecteurs permettront l'expression de notre protéine d'intérêt ou shRNA. La chirurgie pourrait provoquer une réaction inflammatoire locale post- chirurgicale. Différents tests métaboliques sont décrits dans ce projet: Le premier est un test de sensibilité à la ghréline (hormone de la faim). Une habituation des animaux sera nécessaire. Pour ce faire, une injection IP de NaCl 0.9% sera réalisée quotidiennement pendant 3 jours. Le jour du test les animaux subiront une injection IP de ghréline qui stimulera leur appétit. Le deuxième est un test de réalimentation après un jeûne de 24H. L'effet de la mise à jeun sera la stimulation de leur appétit et une perte de poids passagère. Une diète riche en gras pour créer un environnement obésogène sera mis en place chez les souris, ce qui peut créer un inconfort chez les souris. Pour les expériences nécessitant la mesure de la prise alimentaire, les souris seront individualisées dans les cages.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés et leur cerveau sera prélevé pour des études histologiques.

Remplacement

Toutes les validations experimentales in vitro ont été réalisées. Nous avons ainsi apporté la preuve de concept in vitro que notre approche expérimentale fonctionne. Pour tester nos hypothèses, nous avons besoin de la souris. En effet, la régulation de l'homéostasie énergétique nécessite la participation de plusieurs organes interdépendants (foie, îlots de Langerhans dans le pancréas, muscles, tissus adipeux, cerveau). Ces mécanismes de régulation ne sont présents que dans des organismes complexes tels que la souris.

Réduction

Nous utiliserons un total de 480 animaux. Le nombre d’animaux testés dans chaque expérience nous permettra une comparaison statistique adaptée entre les différents groupes tout en tenant compte des impératifs de réduction. Par ailleurs, toujours par souci de réduction, plusieurs procédures expérimentales (avec un temps de récupération adaptée pour les animaux) seront réalisées chez les mêmes cohortes de souris.

Raffinement

Les animaux sont hébergés dans des cages avec un enrichissement essentiel pour leur bien-être (Coton + Carton). La litière des animaux est remplacée une fois par semaine. Le stress lié aux procédures nécessitant l'isolement des animaux sera diminué par l'usage de cages transparentes rendant leurs congénères visibles. L'usage d'anesthésique et d'analgésique sera systématique pour les chirurgies stéréotaxiques potentiellement douloureuses. L'habituation des souris à l'opérateur aura systématiquement lieu quelques jours avant l'expérience par du personnel qualifié afin d’éviter le stress lié à la manipulation des animaux. Les animaux seront surveillés quotidiennement par du personnel qualifié pour prendre les mesures appropriées en cas d'apparition de signes d'inconfort ou de douleur après avis vétérinaire. Des points limites seront déterminés pour éviter toute souffrance animale. Les injections stéréotaxiques seront réalisées par une personne détentrice d'une formation en chirugie et formée spécifiquement à cet acte chirurgical.

Choix des espèces

Pour l'étude du métabolisme, la souris est un modèle animal déjà validé. D’autre part, l’utilisation des souris se justifie également par l’existence de lignées génétiquement modifiées. Les chirurgies stéréotaxiques pour l'injection des AAVs seront réalisées chez des animaux âgés de 18 semaines, stade auquel toutes les structures cérébrales sont pleinement développées. Les animaux seront nourris avec de la nourriture riche en gras dès l'âge de 5 semaines afin de favoriser une prise de poids optimale

288 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections intra-nasales répétées, jusqu'à 44 par animal sur cinq mois, puis passent des tests de locomotion, de mémoire de reconnaissance et de localisation d'objets et de mémoire spatiale, pour mesurer si un dérivé de plastique, le DEHP, aggrave une maladie du cerveau. Le porteur qualifie l'inconfort de bref, limité au stress de la contention, tout en admettant que les animaux pourraient présenter des signes de détresse en cas de forte toxicité. Sur le remplacement, il affirme qu'aucune alternative cellulaire ne convient et présente la souris comme un "outil unique" pour cette étude.

Objectifs

Les molécules comme le DEHP (phtalate) sont des produits chimiques synthétiques largement utilisés dans de nombreux produits plastiques de consommation courante. Ils ne sont pas chimiquement liés aux polymères plastiques et sont facilement libérés dans l'environnement. Des études récentes rapportent pour la première fois une contribution potentielle du DEHP à une maladie du cerveau chez l’Homme (la maladie à corps de Lewy). L’objectif de ce projet est de déterminer si les dérivés de plastiques (comme le DEHP) représentent un facteur de risque d’une maladie du cerveau, en tant que polluants environnementaux. Cette maladie est modélisée chez le rongeur (souris), et ce projet vise à tester l’effet du DEHP sur le comportement des animaux et d’étudier les mécanismes mis en jeu. Nous avons choisi le mode d'administration intra-nasal car nous pensons que l'entrée par la voie respiratoire imitera mieux l'influence environnementale de la toxicité du DEHP chez les humains. De plus, il a été démontré que ce mode d'administration permet d'obtenir une délivrance rapide et concentrée au cerveau. Une étude pilote visera tout d’abord à définir la dose de phtalate qui sera administrée aux souris saines ou modèles de la maladie, permettant la détection cérébrale de ces produits (et dérivés) dans le cerveau après injection. Un phénotypage comportemental et un phénotypage moléculaire et cellulaire seront ensuite réalisés suite à l’administration chronique de DEHP. Les objectifs sont de comprendre si le DEHP aggrave la maladie en touchant des paramètres impliqués dans la progression de la pathologie, ainsi que les fonctions de mémoire.

Bénéfices attendus

En utilisant des modèles animaux de pathologies humaines, cette étude permettra de mettre en évidence si l’administration d’une molécule dérivée de plastique présent dans de nombreux produits usuels, le DEHP, représente un facteur de risque dans une maladie du cerveau (maladie à Corps de Lewy). De plus, nos études montreront également si cette molécule affecte le cerveau de l’animal sain. La mise en évidence d’un lien de cause à effet permettra de comprendre certains aspects cliniques chez l’Homme. Ainsi, ces études apporteront des bénéfices en santé humaine car elles permettront d’adapter de nouvelles thérapeutiques chez l’Homme. En apportant des bases mécanistiques à leur mode d’action, ces études permettront d’étayer les connaissances plus fondamentales de l’effet toxique de ces molécules sur le cerveau. Ainsi, ces études apporteront des bénéfices en santé humaine car elles dévoileront des pistes pour la mise en garde contre certaines toxicités environnementales. Elles permettront de mettre en place des politiques de prévention. Enfin, ce projet comprend les analyses sur les souris mâles et femelles. Le DEHP est un perturbateur endocrinien et a des effets différents sur les deux sexes, avec notamment une baisse de la testostérone chez le mâle. En apportant une analyse complète des différences entre mâles et femelles, ce projet apportera donc un bénéfice sur la compréhension de mécanismes spécifiquement liés au sexe, dans la toxicité cérébrale de DEHP, mais aussi dans les facteurs de risque de la maladie.

Procédures

72 souris vigiles adultes (6 mois) recevront des injections (5 secondes) à raison de 1X/jour pendant 6 jours. 216 animaux vigiles recevront des injections (5 secondes) à raison de 2X/semaine pendant 5 mois (22 semaines), soient 44 injections par animal. Comportement réalisé sur 72 animaux vigiles sur une période de 41 jours/animal, période durant laquelle les animaux sont hébergés en cage individuelle pour tester leur locomotion (2 nuits et 3 jours), leur mémoire de reconnaissance et de localisation d’objets (15 minutes par essais, 2 essais/jours, 5 jours) et enfin test de mémoire spatiale à long terme (1 minute/essai, 4 essais/jours, 6 jours) suivis d’1 test après 24h (1 minute/animal) et 21 jours (1 minute/animal). Les souris transgéniques modèle de maladie développent des déficits mnésiques à l’âge de 12 mois.

Impact sur les animaux

Les procédures exécutées ne provoqueront qu'un inconfort léger liées au stress de la contention des souris au moment de l’administration de molécule. L’inconfort ne durera que très peu de temps, juste pendant et après l’injection. Selon notre hypothèse que le DEHP représente un facteur de risque de la MCL, nous attendons une aggravation de la pathologie. Les animaux pourraient présenter des signes de détresse si une forte toxicité du DEHP devait se répercuter au niveau systémique. Cependant, la littérature ne documente pas ce type d’effet aux doses testées dans ce projet chez des souris adultes..

Devenir

Tous les animaux (288) seront mis à mort à l’issue de chaque procédure pour prélèvements et analyses post-mortem.

Remplacement

Dans la mesure où nos travaux portent sur les caractérisations comportementales et moléculaires suite à un traitement pharmacologique, il n’est pas possible de recourir à un autre type de modèle d’étude qu’à celui de l’animal entier. Nous ne pouvons pas utiliser d’alternative cellulaire. Notons que les modèles murins (souris) récapitulent les symptômes majeurs de la maladie (déficit de mémoire) et restent ainsi des outils uniques pour l'étude des mécanismes physiopathologiques, la validation de cibles thérapeutiques et la réalisation de tests précliniques.

Réduction

Nous avons réduit au strict nécessaire le nombre d’animaux pour permettre des analyses statistiques sur des groupes incluant mâles et femelles, soit 18 souris/groupe (9 mâles et 9 femelles) pour le comportement et 12 souris/groupe (soit 6 mâles et 6 femelles) pour les approches moléculaires et 24 souris/groupe (soit 12 mâles et 12 femelles) pour l’imagerie cérébrale. L’efficacité de chaque traitement sera effectuée à l’aide de tests statistiques adaptés. Les calculs fait tiennent compte de la variabilité interindividuelle. Ainsi, pour toutes nos analyses, nous utiliserons à la fois des animaux mâles et femelles dans nos expériences de manière à ne pas biaiser nos résultats, et les sexe ratios seront conservés entre les différents groupes.

Raffinement

Afin de raffiner les conditions de vie des animaux, ceux-ci bénéficieront de soins appropriés pour optimiser le bien-être des souris, tels que des éléments d’enrichissement (matériel de construction du nid, barre à ronger) et d’un suivi quotidien. De plus, ils seront maintenus en groupe sociaux, sauf pour la durée des tests de comportement où ils seront isolés (1/cage). Dans ce cas, plusieurs cages (3 au minimum) seront maintenues côte à côte sur les rayonnages des racks de stabulation. Les souris seront manipulées à l’aide de tubes spécifiques pour réduire le stress lors des changes (permet de nettoyer les cages sans toucher la souris). Des points limites prédictifs sont mis en place pour limiter la souffrance si un problème devait survenir après l’administration de molécule DEHP: la surveillance des souris se fait à chaque instillation, soit 2X par semaine (observation visuelle, suivi de l’aspect général et de la posture) et elles sont pesées avant chaque administration de molécule, permettant de s’assurer du bien-être des souris. Les souris sont habituées à la manipulation par l’expérimentateur pour réduire le stress lié à la manipulation lors de l’administration des molécules. Les animaux sont testés dès le début de l’apparition des déficiences mnésiques afin de réduire le temps d’hébergement des animaux en animalerie.

Choix des espèces

Le modèle rongeur représente une alternative de choix pour la modélisation préclinique des maladies du cerveau ayant une origine génétique. En effet, les maladies du cerveau que nous étudions dans ce projet apparaissent à l’âge adulte (40-50 ans) lorsque ce sont des formes génétiques. Elles apparaissent plus tardivement, quand leur origine n’est pas connue, le vieillissement étant un facteur de risque majeur de ces pathologies. Ainsi, les animaux étudiés seront utilisés à l'âge de 7 mois au début du projet et seront analysés à l'âge adulte de 12 mois, ce qui correspond environ à la moitié de la vie d’une souris en laboratoire. Nos études antérieures ont montré que cela correspond au moment où les premiers signes de déficits mnésiques apparaissent dans ces modèles. De plus, ces modèles permettent de répondre à la question posée car les souris possèdent des structures neuro-anatomiques comparables à celles du cerveau humain.

3 615 lapins vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent des injections d'antigènes combinés à un adjuvant, dont l'adjuvant complet de Freund qui peut provoquer ulcérations et fièvre, puis des prises de sang répétées, à raison de deux lapins par protocole pour 1 590 protocoles. Il s'agit d'une production commerciale d'anticorps polyclonaux vendus à des équipes de recherche publiques et privées, non d'une étude scientifique. Le porteur affirme qu'aucune méthode in vitro n'est aussi efficace pour cette production et écarte les banques d'anticorps existantes au nom du temps et du budget.

Objectifs

Les anticorps sont produits par le système immunitaire d'un animal comme moyen de défense contre un immunogène spécifique. Ces anticorps constituent des ressources largement utilisées dans des applications diagnostiques et thérapeutiques. Les anticorps polyclonaux sont notamment utilisés pour l’évaluation, la détection et la purification de protéines d’intérêts. Ces anticorps polyclonaux trouvent des applications en biologie et en biochimie, tel que des tests de grossesses ou plus récemment pour détecter la présence du virus SARS-CoV-2. Notre société assure la production d’anticorps polyclonaux pour le compte de différentes équipes de recherche publiques ou privées. L'objectif de la présente demande est d'obtenir des anticorps polyclonaux de lapin. Il a été observé que les anticorps produits par les lapins présentent généralement de hautes affinités pour l’antigène cible, grâce notamment à la mise en place de mécanismes propres à l’espèce. Les anticorps seront produits par injection à un animal de l'immunogène (antigène) cible, combiné à un adjuvant qui accroît la réponse immunitaire.

Bénéfices attendus

Les anticorps polyclonaux seront des auxiliaires et des réactifs employés non seulement dans des procédés relatifs à la biochimie, à la biologie moléculaire et à l’immunohistochimie, mais aussi à des fins diagnostiques voir thérapeutiques. En effet, les anticorps polyclonaux de lapins développés interviendront notamment dans la caractérisation de substances médicamenteuses. Les anticorps développés dans le cadre de projets de recherche, permettront de localiser, d’identifier ou de purifier des protéines synthétisées au sein des cellules, d’un tissu ou d’un organe. Afin de répondre aux besoins exprimés par différentes équipes de recherche, 1590 protocoles sont envisagés.

Procédures

Injections en intradermique, en sous-cutanée ou en intramusculaire de l’antigène associé à un adjuvant (8 minutes) Prélèvements (durée 25 à 40 minutes par prélèvement).

Impact sur les animaux

Les immunisations peuvent notamment conduire à l'apparition d'ulcérations aux points d'injection. L'injection en sous-cutanée couplée à l’adjuvant complet de Freund peut provoquer l’apparition de fièvre et d’inconfort modéré, pouvant se traduire par une légère diminution de la mobilité pendant les premières heures suivant l’injection (apparition de petites boules correspondant au dépôt de l’émulsion antigène-adjuvant). Les prélèvements de sang et les injections avec de l’adjuvant incomplet de Freund, n’entrainent pas de gêne particulière (inconfort mineur). Le volume de sang étant en effet adapté au poids de l’animal et correspondra au maximum à 10% du volume en accord avec les recommandations relatives aux volumes sanguins maximaux prélevés du guide Gircor.

Devenir

Tous les animaux sont concernés par l'euthanasie. Les projets étant spécifiques d’un antigène, nous ne pouvons pas réutiliser les animaux pour d’autres protocoles, les animaux sont donc tous euthanasiés en fin de protocole.

Remplacement

La méthode usuelle pour produire des AcP reste l’immunisation de l’animal avec des préparations antigéniques pures ou partiellement purifiées, souvent combinées à un adjuvant qui accroît la réponse immunitaire. Les AcP sont produits chez les animaux vivants, puisqu’il n’existe pas de méthode substitutive aussi efficace pour cette production. L’immunité humorale correspond à un processus complexe impliquant différents acteurs du système immunitaire in vivo. Ce processus se traduit par la production d’un répertoire diversifié d’immunoglobulines répondant à un grand nombre d’antigènes. In vivo, l’adaptation accrue du système immunitaire vis à vis de l’antigène au fur et à mesure des immunisations est indispensable pour obtenir des anticorps notablement plus spécifiques et pertinents que ceux obtenus avec des systèmes de développement in vitro. En effet, les techniques partant de banque naïve ne permettent généralement pas une obtention aisée (en termes de temps, budget et matériels) d’une large gamme d’anticorps de hautes affinités ciblant différents épitopes.

Réduction

Le nombre d’animaux (2 lapins par protocole) pour l’obtention de réactifs intervenant dans la caractérisation d’une molécule thérapeutique a été adapté au plus juste par rapport au besoin de sérum pour les investigations et les recherches au regard de notre recul sur ce protocole.

Raffinement

Les animaux sont prélevés et euthanasiés en dehors de la pièce de stabulation pour éviter toute transmission de stress. La pièce de stabulation est à l'abri de toute nuisance sonore. L'observation quotidienne des animaux par le personnel compétent permet une détection précoce de tout risque d'atteinte d'un point limite et ainsi une intervention adaptée au plus tôt. Des tableaux de points limites ont été mis en place avec notre vétérinaire. L’établissement des points limites mis en oeuvre se base sur 3 critères principaux : comportementaux (éveil, posture, comportement exploratoire, locomotion, agressivité, vocalisation…), signes cliniques (apparence générale, aspect du pelage, ouverture des paupières, éventuelles lésions…) et zootechniques (abreuvement, poids, …). L’observation de l’un de ces paramètres, permet de définir un score clinique, avec différents niveaux : normal, observer attentivement avec mise en oeuvre potentielle d’antalgies, souffrance sévère : arrêt immédiat du protocole et remise en cause de la procédure expérimentale. Ces mesures en accord avec le principe d’amélioration (raffinement), constitue un outil permettant d’atteindre les objectifs scientifiques tout en minimisant autant que possible la souffrance animale. Les points limites mis en place au sein de notre structure pour ce protocole permettent d’atteindre l’objectif de l’étude avant même l’installation d’une souffrance. Les prélèvements seront réalisés après injection d'acépromazine, qui possède un effet tranquillisant, permettant une réalisation du prélèvement moins stressante pour l'animal.

Choix des espèces

L'espèce utilisée est choisie avec soin. Nous prenons en compte les facteurs suivants : 1) la quantité nécessaire d'anticorps ou d'antisérum (choix d’animaux de plus grandes tailles lorsqu'on a besoin de grandes quantités d'anticorps); 2) la relation phylogénétique entre l'espèce d'où provient l'antigène protéique et l'espèce utilisée pour produire l'anticorps; 3) la fonction effectrice des AcP provenant de l'espèce productrice d'anticorps; 4) l'utilisation prévue des anticorps. Dans le cadre de cette procédure expérimentale, les lapins New Zealand White ont été retenus, car ils permettront de fournir une quantité suffisante d'anticorps, via la mise en protocole d'un nombre restreint d'individus, avec un risque d'échec du projet très faible. De plus, ces lapins sont communément utilisés pour la production d'AcP, ils sont faciles à manipuler et produisent des antisérums à titre élevé et à forte affinité. La meilleure production d’anticorps est obtenue chez les jeunes adultes. Les lapins entreront en protocole dès l’âge de 3 mois. Auparavant ils auront subi une période de quarantaine de 21 jours, en absence d’incident durant ce temps, ils seront alors aptes à rentrer en protocole.

2 178 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une plaie cutanée dans le dos sous anesthésie, puis des injections quotidiennes d'anticorps et de molécules activant ou inactivant leurs fibres nerveuses sensorielles, avant le prélèvement des ganglions nerveux, de la moelle osseuse et de la peau. L'objet est de décrire le dialogue entre nerfs sensoriels et cellules immunitaires pendant la cicatrisation, avec des retombées pour les grands brûlés renvoyées au conditionnel. Le porteur affirme qu'aucun modèle cellulaire ne peut se substituer à la souris, qu'il juge "incontournable".

Objectifs

En Europe, plus d’1,5 millions de personnes sont aujourd’hui traitées pour des lésions graves de peau (brûlures, coupures, ulcères). Dans la majorité des cas, ces lésions sont associées à une douleur chronique, une immobilité, une possible défiguration et très souvent des infections, pouvant entraîner des complications médicales graves, voire la mort…Les blessures ne guérissent pas car la couche profonde de la peau, le derme, ne se régénère pas. Le derme est une structure essentielle car il permet d’apporter les nutriments et l’oxygène nécessaire au bon fonctionnement de la peau. Il sert également de support mécanique à l’épiderme et aux structures annexes de la peau : les follicules pileux, les glandes sudoripares, ou encore les vaisseaux sanguins. Les stratégies mises en place pour régénérer le derme fonctionnel ainsi que ses appendices sont un enjeux sociétal majeur. En effet, la régénération dermique permettrait de rétablir la qualité de vie des patients. On sait aujourd’hui que l’innervation et les cellules immunitaires jouent un rôle important dans le maintien de l’intégrité de la peau, en condition physiologique. Cependant, leurs interactions n’ont pas été étudiées dans un contexte lésionnel. Nous proposons, dans ce projet, d’étudier le dialogue entre les cellules nerveuses de la peau et les cellules immunitaires après une lésion de la peau. Nos études préliminaires montrent qu’une dénervation est néfaste pour la réparation tissulaire. C’est pourquoi nous souhaitons désormais étudier de manière plus approfondie comment les cellules nerveuses contrôlent exactement l’arrivée de cellules immunitaires dans la peau pour améliorer la régénération. L’ensemble de ce travail va permettre de comprendre comment améliorer la régénération de la peau et devrait à terme permettre le développement des traitements qui pourraient bénéficier à des millions de patients souffrant de lésions cutanées graves telles que les brûlures et les traumatismes cutanés.

Bénéfices attendus

Ce projet pourrait mettre en évidence pour la première fois les dialogues entre nocicepteurs et cellules immunitaires au cours de la régénération cutanée. Cela pourrait etre bénéfique pour des milliers de patients souffrant de brulures graves ou de lésions traumatiques importantes.

Procédures

Lésion cutanée sous anesthésie gazeuse (Environ 30 minutes) : 1 par animal Injection : anticorps bloquant, 1 fois par jour par animal Injection: différentes sondes, 1 fois par jour par animal Injection de molécules permettant l'activation ou l'inactivation des fibres nerveuses sensorielles deds souris transgéniques: 1 fois par jour par animal Injection sérum physiologique et anti-inflammatoire: 15 min avant la chirurgie puis 24h après chirurgie, 1 fois par jour par animal (Toutes les injections se feront également sous anesthésie gazeuses flash ( 1 min / animal))

Impact sur les animaux

La lésion cutanée effectuée est locale (peau du dos) et transitoire. Généralement, la lésion est totalement fermée (ré-épithélisation) après 12-14 jours. Aucune infection n’a été reportée. En revanche, il est important de noter que les souris peuvent avoir une mobilité réduite pendant 48 à 72h et avoir des difficultés à se suspendre sur les grilles qui contiennent les croquettes. C'est pourquoi nous placerons des croquettes hulidifiées au sol, ainsi que de l'hydrogel. De plus, les souris recevront deux doses de metacam afin de réduire la douleur associée à cet acte chirurgical. Les différents produits injectés ne sont pas douloureux; cependant les souris seront anesthésiées pour recevoir ces injections car la préhension des souris ne sera pas possible en raison de la lésion. L'injection des produits se fera donc sous anesthésie et les injections des différents produits se feront lors d'une seule (et flash) anesthésie par jour.

Devenir

A l'issue de toutes les procédures les animaux seront sacrifiés afin de prélever les organes, majoritairement les ganglions de la racine dorsale, la moelle osseuse et la peau afin d'étudier les intercations entre les cellules immunitaires, les fibroblastes et les neurones sensorielles.

Remplacement

Ce projet vise à étudier les dialogues entre nocicepteurs et les neutrophiles au cours des processus de cicatrisation cutané. Il n'existe à ce jour aucun modèle cellulaire ou explant in vitro qui pourrait se substituer à l'utilisation d'un modèle animal. En effet, les nocicepteurs ayant leur corps cellulaire (Dorsal Root ganglion, moelle épinière) à distance de leur terminaison nerveuse (peau), leur étude ne peut se faire que sur des modèles animaux. De ce fait, les modèles de souris sont des éléments clés et incontournables pour étudier les dialogues entre Nocicepteurs-Neutrophiles-fibroblastes, in vivo. Les neuropeptides ou cytokines identifiées dans les processus de réparation tissulaire, seront testées sur des modèles d'explants de peaux humaines.

Réduction

L'expérience du porteur du projet dans l'étude nous permet d'anticiper et d'optimiser le nombre d’animaux à analyser dans chaque modèle (12 souris par groupe et par temps pour les experiences de scRNA seq, ou 4 souris par goupe / temps / conditions pour l'immunofluorescence, par exemple). Les expériences qui seront réalisées, in vivo, ont été conçues de façon à n’utiliser que le nombre strictement minimum de souris nécessaire à l’obtention de données validées statistiquement (nombre déterminé sur la base de la littérature et de l'expérience des porteurs du projet dans les expériences réalisées).

Raffinement

Moins de 0,5% de mort ont été reportés par le porteur du projet au cours de ces processus de lésion de la peau. Lors de la mise en place des procédures expérimentales l’état clinique des animaux sera surveillé tous les jours. Après lésion cutanée, les souris seront monitorées deux fois par jour pendant les 24 premières heures, puis tous les deux jours jusqu'à ré épithélisation. De l’hydrogel sera placé dans le compartiment inférieur de la cage. De plus, nous analyserons les paramètres suivants : poids, température, signes extérieurs de stress tels que le comportement, la prostration ou l’aspect du pelage (poils luisant ou bien collé et gras etc). Si lors d’une procédure expérimentale nous détectons une perte de poids importante ou bien un comportement apathique, les animaux seront alors euthanasiés.

Choix des espèces

Afin d'étudier les interactions entre les nocicepteurs et les neutrophiles, nous avons besoin d'utiliser des outils transgéniques permettant de suivre les nocicepteurs / neutrophiles ainsi que des outils permettant une inhibition des nocicepteurs. Pour cela, l'espece animale la plus adaptée est la souris. En effet, de nombreuses souris transgéniques sont d'ores et deja disponibles (dans le laboratoire) pour la modulation des nocicepteurs (activation, inhibition et depletion). Ainsi, la souris nous semble être la meilleure espèce animale pour étudier les interactions entre nocicepteurs / neutrophiles et fibroblastes au cours de la cicatrisation cutanée. Enfin, il a été montré que ce modele particulier de lésion se rapprochait le plus de mode de cicatrisation chez l'homme - en comparaison avec le simple modèle de punch de 8 mm ou 12 mm, qui cicatrise par contraction. Les animaux seront utilisés à l'age adolescent et adulte (30-35 jours après la naissance). Dans ce modèle, la régénération n'a été étuddiée qu'entre 28 et 35 jours après la lésion. Des données non publiées - à ce jour - tendent à montrer que la régénération du tissus cutanné diminue à partir de 6 mois d'âge.

3 020 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une ou plusieurs chirurgies cérébrales et l'implantation de cathéters, puis s'auto-administrent de la cocaïne ou de l'alcool pendant plusieurs mois, certains selon des protocoles conçus pour induire une consommation de type addiction. Le porteur veut cartographier les circuits reliant contexte social et prise de drogue, et annonce des retombées thérapeutiques et pour les politiques de réduction des risques, formulées au conditionnel. Sur le remplacement, il affirme que l'étude d'un comportement volontaire exige un "organisme vivant entier" et conclut que le rat est un "modèle de choix, ne pouvant être remplacé".

Objectifs

La consommation d'alcool ou la cocaïne se fait souvent en soirées, en contexte social. Cependant le rôle de ce contexte social n'est pas bien déterminé. Chez le rat comme l'humain, la présence d'un congénère diminue la consommation de cocaïne. Cette réduction est plus importante si le congénère est inconnu ou naïf à la cocaïne. A l'inverse, la présence d'un congénère augmente la consommation d'alcool. Le contexte social a donc un effet opposé selon la drogue consommée et le type de congénère présent. Au niveau neurobiologique, lorsque l'activité des neurones du noyau subthalamique (NST) est modulée, l'effet de la présence d'un congénère est diminué. Dans ce projet nous étudierons le substrat neurobiologique de ces effets étendu aux réseaux impliquant le NST. Notre hypothèse est que les structures limbiques (Cortex préfrontal, l'insula et l'amygdale) connectées au NST sont impliquées dans la modulation de la consommation de drogue induite par le contexte social. L'objectif est de caractériser les substrats cérébraux responsables de l'influence du contexte social lors de prise de drogues et de comprendre les différences potentielles en fonction du sexe et de la drogue. Nous étudierons, chez le mâle et la femelle, la contribution des voies cortico-NST, insula-NST ou amygdalo-NST quand les animaux ont pour récompense : 1) la cocaïne, 2) l'alcool ou 3) l'accès à un congénère. Pour cela, les rats consommeront volontairement de la cocaïne ou de l'alcool. Le rat, libre de ses mouvements, devra appuyer sur un levier afin d'obtenir de la drogue. Le rat consommera soit seul, soit en contexte social: - en présence d'un congénère dont l'identité variera - avec la diffusion de vocalises ultrasoniques de différents types, modalité principale de communication des rats. Tout d'abord l'activité neuronale des voies étudiées sera mesurée pour confirmer leur implication dans le comportement de consommation de drogue en contexte social. Puis l'activité de ces voies sera manipulée afin de déterminer leur rôle. Ce travail conduira a une meilleure compréhension des susbtrats neurobiologiques de l'influence du contexte social sur la consommation de drogue. En déterminant les substrats biologiques pertinents, il sera possible d'élaborer des thérapies chirurgicales voire pharmacologiques. De plus, l'étude du contexte social permettra de déterminer son rôle dans la consommation de drogue et d'améliorer l'accompagnement des consommateurs voire réduire les risques de consommation.

Bénéfices attendus

La consommation de drogue a généralement lieu en contexte social, lors de soirée ou de fête comme pour l'alcool. Ainsi la présence d’autres individus, consommateurs ou non, amis ou étrangers, influence notre consommation. Actuellement chez l’animal, l’addiction est étudiée avec le protocole d’auto-administration de drogue. Le rat notamment, s’auto-administre l’ensemble des agents toxicologiques consommés par l’humain dans ce protocole. Dans celui-ci, le rat est vigil et libre de ses mouvements, et a accès à un levier. Ce n’est que lors de l’appui volontaire du rat sur ce levier, qu’une dose de drogue lui est délivrée. Néanmoins peu d’études scientifiques s’intéressent à l’influence contexte social et la présence de congénère sur la consommation de drogue. Il a été montré que chez l’humain comme chez le rat, la consommation de cocaïne diminuait en présence d’un congénère, tandis que celle d’alcool augmente dans ces mêmes conditions. Les rats ont ainsi des comportements proches de celui des humains lors de consommations de drogue en présence d’un congénère. Ainsi la présence d’un congénère rat permet une approche plus écologique et plus réaliste de la consommation de drogue chez l'humain. De plus, il est nécessaire de déterminer les substrats neurobiologiques responsables de ces effets. Le but de ce projet est de découvrir quels sont les substrats cérébraux pour mieux comprendre les processus émotionnels en lien avec la prise de drogue, notamment l’effet du contexte social, qui peut être protecteur ou non en fonction de la drogue consommée. En plus d’améliorer les modèles animaux d’addiction en implémentant le contexte de consommation, ce projet génèrera des résultats à fort impact translationnel. En effet, les résultats peuvent soutenir ou pas les politiques de réduction des risques de consommation qui suggèrent le développement de salles de consommation par exemple. Ce projet apportera également de nouvelles perspectives sur la physiopathologie de l’addiction et devrait confirmer le potentiel thérapeutique de la manipulation du NST dans cette pathologie et ses effets secondaires potentiels. De plus, il permettra aussi de mettre en évidence le rôle du NST dans les comportements sociaux, ce qui pourrait lui donner un autre intérêt dans le contexte de recherche des bases neurales de certains troubles de la cognition sociale tels que celui du spectre autistique.

Procédures

L'ensemble des animaux de ce projet seront soumis au moins une fois à un acte chirurgical, réalisé sous anesthésie générale. Afin d’enregistrer ou de moduler l’activité cérébrale, nous réalisons des chirurgies cérébrales. Les animaux sont sous anthésie générale. Chirurgies : -1670 animaux seront soumis à un seul acte (1670 chirugie cérébrales (durée:1h30), -1350 animaux seront soumis à deux actes (30 qui auront 2 chirurgies cérébrales (durée:1h et 10h), espacés d'au moins 3 semaines), 1320 chirurgie cérébrales (durée: 2h30)et implantation cathéter pour l’auto-administration de cocaïne (durée:1h) ). Dans les approches comportementales: -1320 animaux s’auto-administreront la cocaïne quotidiennement durant 2-3 mois (sessions de 2h (consommation récréative) ou sessions de 6h durant 20 jours (protocole permettant d’induire une consommation de type « addiction »). -1320 animaux s’auto-administreront l’alcool quotidiennement durant 3 à 5 mois (sessions de 1h (consommation récréative) ou sessions de 14h durant 1 mois et demi tous les 48h (protocole d’accès intermittent à l’alcool pour induire une consommation de type « addiction »)). -330 animaux travailleront pour obtenir une récompense sociale (une interaction avec un autre rat à travers un grillage) quotidiennement durant 1 à 2 mois (sessions de 2h ou sessions de 6h (Protocole de ratio progressif, l’animal doit fournir de plus en plus d’appui pour une même récompense)

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont les conséquences ‘classiques’ à court terme des interventions chirurgicales. Dans les jours suivant l’opération, les animaux peuvent perdre un peu de poids, présenter une activité réduite. Dans le cas de l’implantation de fibres optiques, les animaux peuvent ressentir une gêne due au poids du chapeau protecteur fait en ciment dentaire. Plus rarement, les animaux peuvent présenter un saignement au niveau des cicatrices. Les animaux sont suivis quotidiennement les jours suivant l’opération afin d’anticiper et de soulager une nuisance potentielle. En général, ces nuisances s’estompent en 2-3 jours. Les animaux sont isolés durant cette période. Un autre type de nuisance, pouvant engendrer du stress, est l’appariement fait entre les animaux de façon aléatoire à la réception des individus. Lorsque l’alimentation devient contrôlée (les animaux ne sont pas restreints, mais pas en accès libre), un sujet très dominant peut empêcher son partenaire de cage de s’alimenter correctement. Enfin, les matériaux utilisés pour fabriquer et maintenir les cathéters, ou fibres optiques, peuvent parfois provoquer des ‘bagarres’ entre partenaires de cage. En effet, les éléments en plastique, plus ou moins mous, les constituant, peuvent être ‘rongés’ par l’un des rats, provoquant ainsi une gêne et/ou un stress chez l’autre individu. Enfin, suivant les sessions d’auto-administration les animaux présentent une hyperactivité marquée, qui s’estompe en moins d’une heure (la dose i.v. de cocaïne est faible, tout comme la quantité d’alcool). Les symptômes de manque (perte de poids, agressivité…) sont rares, car les animaux ont accès tous les jours à la drogue.

Devenir

Tous les animaux du projet seront mis à mort après les études comportementales afin de vérifier que les injections des virus et implantations de fibres optiques aient été réalisées correctement. Cela est nécessaire afin de confirmer que les effets observés sur les comportements des rats soient liés aux structures cérébrales ciblées.

Remplacement

Ce projet a pour but d'étudier les substrats cérébraux dans une pathologie précise : la consommation de drogue. Or, en France, il est interdit de fournir des drogues d’abus dans le cadre d’expérimentation humaine. De plus, le recours à des méthodes invasives exclut de fait les études chez le sujet humain. Pour l’étude d’un comportement, il est nécessaire d’utiliser un organisme vivant entier. La consommation de drogue, pathologique ou non, repose sur la consommation volontaire de l’individu. Ainsi l'étude des comportements de consommation, qu'ils soient physiologiques ou pathologiques, requiert par définition que l’individu soit vigil et libre de ses mouvements. Les modèles animaux de consommation de drogue reposent sur les protocoles d’auto-administration. Dans celui-ci le rongeur a accès à un levier. Lorsqu’il appuie dessus, une dose de drogue lui est délivrée. Ainsi c’est le rongeur lui-même qui décide du nombre de doses qu’il reçoit, il s’autorégule. Il est alors possible d’étudier son comportement volontaire de consommation de drogue. Le rat est un animal curieux ce qui facilite significativement l’apprentissage de l’association appuie sur le levier égale une récompense/drogue et il s'auto-administre l'ensemble des agents toxicologiques consommés par l’humain . De plus, dans ce projet, nous étudions le rôle du contexte social. Or, le rat est un animal sociable, vivant en communauté dans un système hiérarchisé. C’est un bon modèle d’étude du comportement social. Ainsi, le rat est donc un modèle de choix, ne pouvant être remplacé pour ce genre d’étude.

Réduction

Dans l’optique de ne pas utiliser d’animaux plus que nécessaire, nous réaliserons les vérifications des techniques de modulations de l'activité cérébrale avant les tests comportementaux. De plus le nombre d'animaux a été déterminé par une approche statisique. Ensuite nous analyserons régulièrement les données expérimentales issues des approches comportementales. Après obtention d’un effet robuste pour une condition donnée, nous cesserons de tester cette condition expérimentale. Nos conditions expérimentales étant nombreuses (6 conditions différentes possibles, voir annexe1), chaque animal en réalisera 2 afin de diminuer le nombre d’animaux nécessaire. Il y a donc 3 contextes sociaux à réalisés. Afin de diminuer le nombre de congénères nécessaire, des rats d’autres projets seront réutilisés après l’approbation de la Structure du bien-être Animal (SBEA) de notre établissement. Les rats n’ayant jamais été exposés une drogue pourront être réutilisés dans d’autres projets n’impliquant pas l’étude du contexte social, avec l’accord de la SBEA de notre établissement.

Raffinement

Lors des chirurgies, les animaux seront sous anesthésie générale et sous antidouleur. La gestion de la douleur pendant et après les procédures douloureuses et les expérimentations est toujours prise en compte par des personnels compétents et sera améliorée si l’animal présente des signes de souffrance de l’animal (grimace faciale, prostration, poils hérissés, absence de toilettage, dos courbé…) par l'administration d’antidouleurs spécifiques. L'état de santé général de tous les animaux de l'étude est suivi quotidiennement, ce qui nous permet de réagir chaque jour et de manière appropriée en cas de besoin. En addition, une fiche de score du bien-être complété au moins une fois semaine permettra l’évaluation du bien-être de l’animal. En cas de souffrance (prostration, poils hérissés, absence de toilettage, dos courbé…) et/ou de perte importante de poids (15%), l’animal sera isolé et aura accès illimité à une nourriture enrichie en glucose. Un traitement antidouleur pourra être administré si besoin. L’animal sera replacé avec son partenaire de cage dès reprise de poids et comportement normal afin de limiter l’isolement au maximum. En ce qui concerne l’habitat, les animaux sont hébergés par pair. Les cages sont enrichies grâce à la présence d’objets divers et variés (bâtonnets en bois, petits tunnels...) avec un roulement toutes les semaines pour diversifier au maximum l’environnements des animaux.

Choix des espèces

Le rat est un modèle animal de choix pour l'étude de l'addiction. En effet, les modèles comportementaux de référence sont connus et maîtrisés, et il existe de nombreux tests comportementaux permettant de tester les différents symptômes de la pathologie. Par ailleurs, l'étude des comportements de consommation, qu'ils soient physiologiques ou pathologiques, requiert par définition que l'animal soit vigil et libre de ses mouvements. Le rongeur, et plus particulièrement le rat, est donc un modèle de choix, puisqu'il s'auto-administre l'ensemble des agents toxicologiques consommés par l’humain. De plus le rat est un animal social dont le comportement présente des similitudes avec celui de l’humain, avec mise en place d’un système hiérarchique et organisé, communication visuelle, olfactive, auditive et tactile. C’est un bon modèle d’étude du comportement social. Afin d'améliorer la précision de nos chirurgies, et donc de réduire le nombre d'animaux utilisés, nous réaliserons nos expériences chez des rast adultes (>7-8 semaines) (environ 380g), un stade du développement cérébral en adéquation avec notre question scientifique.