Système gastrointestinal
- Autre recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Multisystémique
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système cardiaque
- Système endocrinien
- Système immunitaire
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
- Système respiratoire
- Système urogénital
Utilisation de souris transgéniques pour étudier des intéractions protéiques lors de la mobilisation des graisses
- Recherche appliquée
- Troubles endocriniens
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
Des souris génétiquement modifiées pour que le gène PPARa et ceux de deux autres protéines ne fonctionnent plus dans leur foie sont soumises, selon les groupes, à deux semaines de régime cétogène, à 20 heures de jeûne ou au gavage d'une molécule qui libère une grande quantité de graisses dans leur sang. 1 152 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, et le porteur annonce la mise à mort de toutes à la fin des procédures pour récolter leur sang et leurs organes. Le jeûne peut faire chuter leur glycémie et leur température corporelle, le régime cétogène leur faire perdre du poids, et chaque souris subit juste avant sa mise à mort une prise de sang à la veine sous-mandibulaire, sous contention. Le porteur écrit aussi qu'un individu qui atteint un critère d'arrêt sera "replacé en conditions d'hébergement standard après examen par la vétérinaire référente", sans dire ce qu'il devient ensuite.
Objectifs
Le foie est un organe majeur qui est capable de s’adapter aux différents changements nutritionnels auxquels nous sommes exposés (période de jeûne, régime enrichi ou carencé en certains nutriments, …). Par exemple, lors d’un jeûne, le foie est le lieu de production du sucre nécessaire au fonctionnement de l’organisme en période de carence en nutriments. Cette grande capacité du foie à s’adapter à différents statuts nutritionnels est principalement assurée par des protéines spécifiques. Parmi ces protéines importantes lors de périodes de jeûne figure la protéine PPARa, qui est également importante lors de la consommation d’un régime cétogène (très riche en graisses et pauvre en sucres). Dans ce projet, pour étudier les interactions entre PPARa et 2 autres protéines lors d'un afflux d'acides gras arrivant au foie, nous générerons des souris dont le gène PPARa et le gène d’autres protéines ne sont plus fonctionnels dans le foie. Les animaux seront soumis à une période de jeûne ou à un régime cétogène ou traités avec une molécule pharmacologique.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de mieux comprendre les différentes protéines qui sont impliquées lors du jeûne et de la consommation d’un régime cétogène, qui sont 2 interventions nutritionnelles actuellement étudiées pour leurs effets bénéfiques dans plusieurs pathologies. Ainsi, les résultats obtenus lors de ces expériences apporteront ainsi une contribution à la recherche biomédicale.
Procédures
Des groupes d’animaux seront nourris à volonté avec un régime standard ou un régime cétogène riche en graisses et pauvre en sucre pendant 2 semaines. Les animaux seront pesés chaque semaine. La glycémie sera mesurée chaque semaine (2 fois au total) par prélèvement d’une seule goutte de sang à la queue (petite piqûre de la veine caudale avec une lancette de 1 mm). La mesure ne nécessite pas de contention mais uniquement une prise en main de la queue et prend moins de 5 secondes. Juste avant la mise à mort, un prélèvement de sang sera réalisé à la veine sous mandibulaire. D’autres groupes d’animaux seront nourris à volonté avec un régime standard ou mis à jeun pendant 20h. Après les 20h de jeûne et juste avant la mise à mort, un prélèvement de sang sera réalisé à la veine sous mandibulaire. D’autres groupes d’animaux seront traités par gavage avec une molécule pharmacologique permettant la libération d’une grande quantité de graisses dans la circulation sanguine. Le gavage prend moins de 30 secondes. Six heures après et juste avant la mise à mort, un prélèvement de sang sera réalisé à la veine sous mandibulaire.
Impact sur les animaux
Le jeûne peut induire une baisse de la glycémie et de la température corporelle. Le régime cétogène peut induire une perte de poids et une baisse de la glycémie. La piqûre de la queue pour prélever la goutte de sang peut entraîner une légère douleur. Le prélèvement de sang terminal peut entraîner un stress des animaux lié à la contention et une légère douleur. Le gavage peut entraîner un stress des animaux.
Devenir
A la fin des procédures, tous les animaux seront euthanasiés afin de récolter le sang et différents organes pour effectuer les analyses permettant de répondre à la question scientifique.
Remplacement
Ce projet nécessite l’utilisation de l’animal entier car les réponses de l’organisme engendrées par les interventions pharmacologiques nutritionnelles (jeûne et régime cétogène) étudiées sont complexes et ne peuvent pas être mimées avec fidélité en culture cellulaire. En effet, plusieurs organes de l'organisme communiquent entre eux. L’utilisation de souris transgéniques de laboratoire est appropriée car il est possible d'étudier le rôle de protéines spécifiques.
Réduction
Le nombre d'animaux pour ce projet est défini pour permettre d'une part de répondre aux questions scientifiques et d'autre part de respecter la réduction du nombre d'animaux au maximum. Ainsi nous utiliserons le plus petit nombre d'animaux possible qui est requis pour répondre à nos questions scientifiques et conduire à des résultats exploitables et statistiquement significatifs. Ce nombre d'animaux a été déterminé par des tests statistiques appropriés et est basé sur des résultats provenant d'expériences antérieures du laboratoire.
Raffinement
Nous veillerons au bien-être des animaux tout au long des expérimentations en leur assurant les meilleures conditions d’hébergement (hébergement collectif, environnement contrôlé, enrichissements du milieu de vie). Les animaux seront habitués à l’expérimentateur et les gestes techniques seront réalisés par une personne formée et expérimentée. Une crème anesthésiante sera appliquée sur la queue de l'animal avant la piqûre permettant de prélever une goutte de sang. Nous surveillerons également attentivement l’apparence physique externe, le poids et le comportement des animaux, et nous mesurerons les consommations alimentaire et hydrique. Des points limites gradés seront mis en place pour l’évaluation de ces différents paramètres. Si un critère d'arrêt est atteint, l'animal sera retiré de la procédure et replacé en conditions d’hébergement standard après examen par la vétérinaire référente.
Choix des espèces
L’utilisation de souris de laboratoire est appropriée car elle permet d’étudier le rôle de protéines spécifiques en utilisant des souris transgéniques. Ces modèles existent uniquement chez la souris. Les animaux seront utilisés à l’âge adulte (7 semaines d’âge minimum) car nous nous intéressons au métabolisme chez l’individu adulte.
Etude du rôle de l’hémoglobine intra-épithéliale colique
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
Cinq jours d'injections consécutives, puis une injection par semaine : 60 souris reçoivent du tamoxifène pour éteindre un gène de l'hémoglobine dans leur colon, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Le porteur qualifie le produit injecté de "non irritant et non toxique", et décrit dans le même RNT les douleurs liées aux injections, l'irritation possible due au solvant huileux et le stress des contentions répétées. Il ajoute des diarrhées et une perte de poids possibles, liées au phénotype des animaux, et prévoit la mise à mort de celles qui atteignent un point limite. Toutes sont tuées à des temps échelonnés, pour analyser leur colon et le microbiote de leurs selles.
Objectifs
La muqueuse du colon est tapissée de cellules qui ont besoin d’une grande quantité d’oxygène pour exercer leurs fonctions. Dans le colon on retrouve aussi un grand nombre de bactéries jouant un rôle important dans la digestion des fibres alimentaires. Un certain nombre de ces bactéries sont tuées par l’oxygène. Il y a donc un gradient d’oxygène entre la muqueuse colique (la paroi du tissus) et la lumière colique (l’intérieur du colon). La manière dont ce gradient est généré n’a pas encore été élucidé. Chez tous les mammifères, l’oxygène est transporté dans le corps via le sang grâce à l’hémoglobine. Nous avons découvert que l’hémoglobine se trouve également dans les cellules de la muqueuse colique. Sur cette constatation, nous émettons l’hypothèse que les cellules de la muqueuse colique capture l’oxygène grâce à l’hémoglobine afin d’empêcher sa fuite vers la lumière colique préservant ainsi les bactéries sensibles à l’oxygène. L’objectif général est de comprendre comment fonctionne le gradient d’oxygène dans le colon c’est-à-dire comment l’oxygène nécessaire aux cellules épithéliales est capturé par celles-ci de façon à ne pas tuer certaines bactéries présentes dans l’intestin.
Bénéfices attendus
Le microbiote du colon est important pour la digestion. Tout processus qui perturbe ce microbiote peut être la cause de différentes pathologies comme des troubles digestifs allant de la simple diarrhée passagère aux maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) en passant par le syndrome du côlon irritable. Et depuis quelques années, différentes études ont également montré qu’il pouvait être à l’origine de cancers, diabète, obésité, anxiété… Ces travaux ont pour but de montrer la relation entre la respiration des cellules du colon et son impact sur le microbiote.
Procédures
Un lot d’animaux sera réparti en 6 groupes, un produit non irritant et non toxique sera injecté aux animaux vigiles sur 5 jours consécutifs puis seulement 1 fois par semaine. Les animaux seront ensuite mis à mort à différent temps pour analyses post-mortem.
Impact sur les animaux
Les nuisances attendues seront celles liées à des injections 5 jours consécutifs ; douleurs liées aux injections elles-mêmes, irritation possible liée au solvant huileux et stress lié aux contentions répétées Par ailleurs, des diarrhées et perte de poids liées au phénotype des animaux pourront éventuellement être observées
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort pour des analyses post-mortem
Remplacement
Il a été développé dans le laboratoire des modèles cellulaires en trois dimensions que l’on appelle « organoïdes ». Ces modèles cellulaires sont obtenus à partir de la muqueuse colique de souris. Ils peuvent être gardés en culture et l’on peut faire agir sur ces organoïdes différents réactifs permettant d’étudier le rôle de l’hémoglobine dans les cellules les constituant. Nous utilisons en priorité ce modèle par rapport à l’expérimentation in vivo. Des tests préliminaires sur ces modèles ont permis de montrer l’impact qu’entraine une diminution de l’hémoglobine sur la respiration des cellules coliques. Toutefois, ces études in vitro doivent être complétées par une analyse in vivo pour étudier l’ensemble du processus dans un organisme intégré (notamment l’impact de la modification de la respiration des cellules épithéliales coliques sur les bactéries présentes dans les selles).
Réduction
Le nombre d’animaux utilisés est ajusté au plus bas mais compatible avec l’obtention de résultats statistiquement fiables. Tous les animaux, quel que soit leur génotype et leur sexe seront utilisés, ce qui permet d’avoir à la fois des animaux contrôles et des animaux d’intérêts. Pour réduire la variabilité de l'échantillon, nous utiliserons autant que possible des compagnons de portée.
Raffinement
L’ensemble des animaux sera surveillé tous les jours pendant les injections de Tamoxifène. Une surveillance supplémentaire sera faite lors des week-ends si et seulement si des signes précoces de détresse (diarrhée, perte de poids …) sont observés. Une grille de score a été établie afin d’évaluer de manière objective l’état des animaux et des points limites ont été définis. En cas d’atteinte d’un point-limite, les animaux seront mis à mort Injection de solutés en cas de déshydratation et administration d’un antidiarrhéique en cas de symptômes.
Choix des espèces
La souris de laboratoire est largement utilisée en biologie car ce modèle apporte plusieurs avantages : la maîtrise de son élevage, sa reproduction facile et rapide qui permet l’obtention de cohortes d’animaux d’un génotype approprié, la relative facilitée de modification génétique. Par ailleurs, la souris est très proche de l'Homme au niveau génétique. La connaissance du génome murin et l’existence de nombreuses lignées génétiquement modifiées permettant d’étudier la fonction des gènes dans les différents tissus en font un très bon modèle , notamment pour étudier l’impact sur le microbiote.
Autophagie et stimulation immunitaire précoce : effets neuro-inflammatoires et comportementaux
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
1 380 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour prélever leurs tissus, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, 60 d'entre elles étant opérées sous anesthésie et tuées avant tout réveil. Dans leurs deux premières semaines de vie, les souriceaux reçoivent des injections intramusculaires de composés pro-inflammatoires sous anesthésie, séparés de leur mère, puis passent des enregistrements de vocalisations ultrasoniques, de l'actimétrie et un test de nidification. À trois mois, chaque animal est isolé pendant trois semaines avant le test d'interaction sociale, pour stimuler ses comportements sociaux. Le porteur présente ces tests comme "non invasifs" tout en décrivant par ailleurs le stress lié à la séparation maternelle, à l'hébergement individuel et aux prélèvements sanguins.
Objectifs
Les troubles du développement sont en augmentation constante, avec un nombre de cas estimé par exemple pour les troubles du spectre autistique (TSA) à 1 enfant sur 44 aux Etats-Unis pour l'année 2018 et 1 enfant sur 89 en Europe. Les troubles du spectre autistique se caractérisent notamment par une perturbation du comportement social. Parmi les causes récemment décrites dans la littérature scientifique, l’hypothèse d’un défaut d’un processus cellulaire appelé autophagie, au sein des cellules du cerveau, lors du développement chez l’enfant, est émise. Des études récentes ont ainsi démontré, chez l’homme et chez l’animal, un rôle de la dérégulation de ce mécanisme dans la survenue de comportements de type autistique. L’autophagie est le moyen par lequel les cellules éliminent des composés d’origine environnementale. Un défaut dans ce mécanisme d’élimination apparaît alors crucial dans le cadre de l’apparition de troubles du développement, reconnus comme étant le résultat d’une combinaison « gènes x environnement ». Par ailleurs, la complexité des troubles neurodéveloppementaux suggère l’implication de combinaison de type « gènes x environnement ». La littérature scientifique indique ainsi qu’une exposition à des composants environnementaux, notamment pro-inflammatoires, à des stades précoces du développement du cerveau, est impliquée dans la survenue de troubles du développement. Parmi les facteurs environnementaux potentiellement à risque, nous étudions différentes particules auxquelles l’organisme est exposé dans les premières semaines de vie. La toxicité de ces composés bio-persistants et fortement pro-inflammatoires a été montrée dans différentes études, notamment en lien avec un effet sur le neurodéveloppement. Dans ce contexte, notre projet vise alors à étudier entre autres par différents tests de comportements, à différents âges, chez un modèle souris pour lequel i) un gène de l’autophagie a été invalidé ; ii) une exposition précoce aux particules est réalisée. Les échantillons prélevés à l’issue des tests nous permettront d’étudier les mécanismes cellulaires et la mise en place des connexions nerveuses, par des techniques complémentaires.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra à court terme la compréhension du rôle de l’autophagie en combinaison avec une exposition précoce à des composés pro-inflammatoires dans le développement du système nerveux central et dans la survenue de troubles du neurodéveloppement, en constante augmentation dans la population générale. A plus long terme, ce projet servira de point de départ à des tests précliniques visant à déterminer l’efficacité de molécules pharmacologiques modulant l’autophagie pour atténuer la survenue de ces troubles.
Procédures
Les animaux sont soumis à des tests de comportement non invasifs : enregistrement des vocalisations ultrasoniques dans un contexte de séparation maternelle (5 minutes), enregistrement des vocalisations ultrasoniques dans un contexte d’interaction sociale (8 minutes à trois stades : jeune, adolescent, adulte), actimétrie à 2 et 3 mois (2 heures d’enregistrement), test de nidification (suivi sur 24 heures). Les souris sont isolées pendant 3 semaines en amont de la session de test d’interaction sociale à l’âge de 3 mois, afin de stimuler les comportements d’interactions. Les injections intra-musculaires de composés pro-inflammatoires (durée du geste d’environ 10 secondes) sont réalisées sous anesthésie (5 minutes d’anesthésie) et ne sont pas de nature à impacter de manière durable le bien-être des animaux. Ils sont ensuite soumis à une chirurgie sans réveil de quelques minutes réalisée sous anesthésie et analgésie, se finissant par l’euthanasie de l’animal. Deux prélèvements sanguins sur animal vigile seront réalisés à deux âges différents, le second prélèvement sera suivi d’une euthanasie.
Impact sur les animaux
Des nuisances et effets indésirables de stress sont attendus, en lien notamment avec la séparation mère-petits lors des injections, l’anesthésie gazeuse, les prélèvements sanguins (douleur légère liée à la piqûre de la veine et risque possible d’hémorragie), la mise en place d’une période d'hébergement individuel pour les animaux, les tests de comportement, la réalisation de contention et d’injection de molécules anesthésiques avant la chirurgie sans réveil, l’induction d’un état fébrile passager suite aux injections. Pour l’anesthésie une détresse respiratoire et l’hypothermie des animaux est possible.
Devenir
Le projet décrit est réalisé sur des souris. L’ensemble des 1380 animaux sera euthanasié en fin de projet afin de prélever les tissus d’intérêt.
Remplacement
L’étude de l’effet d’un défaut de l’autophagie combiné à une perturbation inflammatoire précoce, sur le comportement de l’individu ne peut se faire autrement que par des explorations fonctionnelles menées in vivo. Ainsi, même si nous ne pouvons pas remplacer les études prévues sur ce modèle in vivo, nous veillerons à réduire le nombre d’animaux et raffiner notre protocole.
Réduction
Ce projet nécessite l’utilisation d’un total de 1380 souris. Nous réduisons le nombre d’animaux en combinant plusieurs approches expérimentales sur une même lignée de souris. De même, les animaux femelles et mâles générés sont utilisés. De plus, un même animal est utilisé successivement pour plusieurs tests de comportement, puis pour des études de biologie moléculaire et ou la réalisation de séries de coupes pour les cerveaux prélevés, ce qui nous permet de réaliser plusieurs marquages différents pour un même cerveau. D'une manière générale, nous avons conçu les lots pour que soit généré le nombre optimal d’animaux compatible avec la réalisation des tests et des analyses des prélèvements. Enfin, nos connaissances des protocoles nous ont permis d’évaluer le nombre d’animaux au plus juste pour chaque procédure, en tenant compte de l’importance de l’effet attendu pour assurer une parfaite robustesse des résultats. Les échantillons prélevés seront envoyés à différentes équipes dans le cadre de collaborations. Les données obtenues seront ultérieurement étudiées statistiquement de manière classique. Par ailleurs, pour chacune des approches expérimentales, ce travail servira de base pour de futurs travaux intégrant une exposition précoce à un facteur environnemental afin de calculer le nombre juste d’animaux requis pour comparer d’une manière statistique et robuste les conditions mutantes à la condition contrôle avec une excellente reproductibilité.
Raffinement
Nos activités impliquent toujours une attention particulière sur le soin et le bien-être de l’animal. Les animaux sont surveillés quotidiennement et à la suite de tout signal d’alerte une grille de suivi est mise en place. Les paramètres environnementaux comprennent une humidité de 50 pour cent plus ou moins 20 pour cent, une température constante entre 20 et 24 degrés Celsius. L’éclairage est circadien (8h-20h) pour respecter le rythme biologique des animaux. Les souris sont hébergées en groupe sociaux et disposent de matériel de nidification ainsi que d’une maison rouge. Des observations du bien-être sont réalisées quotidiennement. Les jeunes animaux sont surveillés, afin de s’assurer que la mère s'occupe bien d'eux. Pendant toutes nos expériences, nous prenons toutes les précautions nécessaires afin d’éviter toute douleur, en utilisant des pratiques adaptées. En cas de troubles moteur ou comportements aberrants, les animaux feront l’objet d’une surveillance accrue, à l’aide d’une grille de suivi. Si l’état général de l’animal atteint les points limites définis dans les procédures expérimentales (douleur manifeste, dégradation de l’état de la fourrure et manque de toilettage, manque d’intérêt pour la nourriture), les animaux seront euthanasiés. Les injections intramusculaires sont réalisées sous anesthésie gazeuse. Le stress induit par la séparation est minimisé en réduisant au maximum le temps de séparation. Les travaux antérieurs menés au laboratoire ou par d’autres équipes indiquent que l’injection intramusculaire des molécules pro-inflammatoires d’intérêt n’induit pas de trouble majeur évident chez la souris. Les injections sont susceptibles d’entrainer un état fébrile passager chez l’animal. La manifestation d’une gêne peut se traduire par un animal moins mobile. Les portées seront particulièrement observées après les injections. Afin d’éviter une souffrance de la souris, les animaux sont anesthésiés et euthanasiés conformément aux bonnes pratiques vétérinaires et à la réglementation en vigueur.
Choix des espèces
L’obtention d’un modèle génétique pertinent visant à étudier un facteur génétique est souvent complexe et long à mettre en œuvre pour de nombreuses espèces. Néanmoins le modèle qui nous intéresse existe depuis 2001 chez la souris. Par ailleurs, de nombreux outils ont été conçus et sont disponible pour étudier le comportement, les paramètres physiologiques et biologiques chez la souris et nous maitrisons l’utilisation des outils à disposition. Ce modèle animal fait partie des animaux les plus étudiés et caractérisés aux différentes échelles de la biologie. Par ailleurs, les modèles génétiques murins de déficience autophagique sont pertinents dans l’étude des troubles du neurodéveloppement. Plusieurs stades de développement seront analysés pour comprendre les conséquences de la mutation impactant potentiellement l’élagage synaptique et la fonctionnalité de l’autophagie, qui sont des événements majeurs du développement du système nerveux central. Pour cela plusieurs stades de développement, seront étudiés : néonatal (test à 9 jours de vie), jeune (test à 20 jours de vie), adolescent (test à 33 jours de vie) et adulte (tests avant 90 jours de vie). Les injections seront réalisées pendant les deux premières semaines de vie de l’animal, de manière à modéliser une situation d’exposition réaliste chez l’enfant pendant sa 1ère année de vie.
Rôle du catabolisme des acides aminés dans la prolifération intestinale des Enterobacteriaceae en condition inflammatoire
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
Les 90 souris de ce projet reçoivent du sulfate de dextran sodique, qui provoque une inflammation de la muqueuse intestinale, puis un gavage oral de bactéries. Elles subissent des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré, avec un point limite fixé à 20 % de perte de poids. Le porteur qualifie le gavage de geste rapide d'environ cinq secondes et affirme que les souris ainsi traitées ne développent "aucun signe pathologique", ce qui laisse de côté la colite chimique qu'il déclenche lui-même. Toutes sont tuées après chaque procédure, l'objet du projet étant de mesurer si des souches d'Escherichia coli isolées de patients atteints de la maladie de Crohn prolifèrent mieux dans un intestin enflammé.
Objectifs
Il est désormais établi que de nombreuses pathologies humaines sont associées à une altération du microbiote intestinal (dysbiose). Ce déséquilibre est souvent caractérisé par une prolifération des bactéries de la famille des Enterobacteriaceae. Comprendre l’origine de cette multiplication et les mécanismes associés permettra d’envisager des solutions thérapeutiques pour réduire la dysbiose et rétablir des conditions d’homéostasie favorables à la santé des patients. Notre projet vise à démontrer le rôle de de la capacité métabolique des souches d’Enterobacteriaceae à proliférer dans le tractus gastro-intestinal des patients lors d’une dysbiose. Suite à des travaux de criblage réalisés in vitro, notre équipe a démontré que les souches d’Escherichia coli isolées de patients atteints de la maladie de Crohn peuvent cataboliser la forme D de l’acide aminé Sérine, alors que les isolats provenant d’individus sains ne le peuvent pas. Cette capacité confère un avantage nutritionnel aux souches issues de patients dans un modèle de co-culture in vitro. L’objectif est désormais d’évaluer si ce déterminisme existe également dans un environnement digestif complexe, et notamment dans un contexte inflammatoire tel que celui observé chez les patients atteints de la maladie de Crohn. Pour cela, nous prévoyons d’utiliser la souris comme modèle animal pour évaluer le fitness de souches représentatives de celles caractérisées lors de nos travaux in vitro.
Bénéfices attendus
La réalisation du projet permettra de valider les hypothèses formulées suite à la réalisation de travaux in vitro. Comprendre pourquoi et comment les Enterobacteriaceae prolifèrent dans l’intestin des patients constituera une base solide pour imaginer des solutions thérapeutiques et/ou préventives, en particulier via une alimentation adaptée, pour limiter les dysbioses et ainsi rétablir des conditions d’homéostasie favorables à la santé des patients.
Procédures
Les animaux subiront un gavage oral une seule fois lors de la procédure, un geste rapide (~5 sec) qui sera réalisé par du personnel qualifié.
Impact sur les animaux
Notre expérience antérieure a démontré que les souris gavées avec des souches commensales d’E. coli ne développent aucun signe pathologique ou de mal-être. Cependant, un suivi régulier sera réalisé au cours de l’expérimentation et permettra le cas échéant de rapidement identifier l’apparition éventuelle de mal-être ou de souffrance chez les animaux. Le traitement des souris au DSS provoque une inflammation de la muqueuse intestinale. Ce traitement est fréquemment employé dans le cadre de recherche sur les maladies inflammatoires de l’intestin telles que la maladie de Crohn. Une surveillance quotidienne des animaux sera effectuée à travers la prise de poids et la recherche de signes de mal-être. Si un animal présente une perte de poids supérieure à 20% de son poids initial et/ou présente des symptômes visibles de souffrance, il sera sorti de l’expérience puis euthanasié si nécessaire selon la réglementation en vigueur.
Devenir
L'ensemble des animaux sera euthanasié après chaque procédure expérimentale
Remplacement
L’hypothèse d’une adaptation métabolique des Enterobacteriaceae pour expliquer leur prolifération dans le tractus gastro-intestinal des patients a été explorée lors de travaux in vitro. Dans une optique de développement de rétablissement de la dysbiose, il est nécessaire de valider le rôle potentiel de de la D-serine dans un organisme entier afin de prendre en compte la complexité du tractus intestinal qui intègre à la fois la réponse immunitaire, la structure du tractus digestif ainsi que la présence du microbiote. Il n’existe pas de modèles cellulaires reproduisant la complexité de ces interactions.
Réduction
Pour nos expérimentations, nous avons prévu le nombre d’animaux nécessaire pour répondre aux différentes questions scientifiques à la fois pour garder une puissance statistique suffisante dans le traitement de nos résultats, et pour palier l’exclusion de certains animaux au cours de l’expérimentation. Après application d'un test de Grubbs pour repérer et exclure de possibles valeurs aberrantes, un test ANOVA sera appliqué afin d'évaluer l'impact des traitements sur les paramètres mesurés. Il s’agit d’un nombre d’animaux maximal qui sera revu à la baisse en fonction des premiers résultats obtenus qui pourront dans certains cas ne pas nécessiter de répétitions pour valider les observations.
Raffinement
Les protocoles expérimentaux ont été raffinés à partir des données de la littérature et de notre expérience antérieure. Les animaux seront maintenus en groupes sociaux de 5 individus dans des cages transparentes pourvues de litière dépoussiérée. Un enrichissement de l'environnement est prévu par ajout de cylindres de coton utilisés par les souris pour confectionner leur nid. Les cages seront placées dans une pièce régulée à 22°C et respectant une photopériode 12 /12. L’ensemble des animaux seront suivis quotidiennement par du personnel qualifié selon une grille de suivi clinique claire comprenant 4 stades distincts établis en fonction de la perte de poids et de l'état visuel des animaux (pelage et comportements). Si les points limites tels que définis dans le projet sont atteints, les souris seront sorties du protocole avec arrêt des traitements. En cas de nécessité, les souris seront euthanasiées selon la réglementation en vigueur.
Choix des espèces
La souris est un modèle fréquemment utilisé dans les études de colonisation du tractus digestif par les Enterobacteriaceae ainsi que pour reproduire une inflammation chronique de l’intestin à travers l’utilisation du DSS. Des souris femelles seront utilisés au cours du projet car il est démontré que les hormones males, en particulier la testostérone, influence la composition du microbiote intestinal. Des souris de 6 semaines seront utilisées pour le projet car le microbiote intestinal est stable à ce stade de développement
Rôle des hormones thyroïdiennes et du récepteur nucléaire TRa1 dans la physiopathologie intestinale chez la souris
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système gastrointestinal
Les souris utilisées sont génétiquement modifiées, et l'une des lignées développe des cancers de l'intestin par mutation d'un gène suppresseur de tumeur. 5 600 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à modérés. Elles reçoivent des hormones thyroïdiennes en injection quotidienne pendant deux jours ou en continu dans l'eau de boisson, et la mise à mort intervient au plus tard huit mois après l'induction tumorale. Le porteur écrit choisir d'interférer le moins possible et, pour cela, de ne pas administrer de traitement contre la douleur, en se limitant à une surveillance quotidienne.
Objectifs
Le but du projet est de réaliser des expériences permettant d’analyser les effets des hormones thyroïdiennes sur la croissance de tumeurs chez la souris. Nous savons par nos travaux antérieurs que ces hormones influent le développement de certains cancers, dont le cancer colorectal. Nous utiliserons des modèles de souris qui nous permettront une analyse détaillée de cette fonction. En parallèle, en collaboration avec des cliniciens nous évaluerons les retombés de nos travaux fondamentaux en clinique.
Bénéfices attendus
Nous serons en mesure d’analyser l’effet des hormones thyroïdiennes sur la croissance tumorale in vivo et de définir l’impact de l'altération de leur récepteur nucléaire dans ce même contexte. Les analyses cellulaires et moléculaires nous permettront d’acquérir des connaissances et de tester des cibles thérapeutiques potentielles pour bloquer la croissance tumorale.
Procédures
Nous utiliserons des souris génétiquement modifiées dont les mutations seront induites expérimentalement et une des lignées de souris développera des cancers dans l’intestin. Pour étudier l’impact de l’hyperthyroïdie sur le développement tumoral les animaux recevront également un traitement aigu avec les hormones thyroïdiennes (une injection par jour, pendant 2 jours) ou subclinique (hormones thyroïdiennes dans l’eau de boisson pendant toute la durée de la procédure). Toutes injections de produits se feront en quelques seconds sur animal vigile.
Impact sur les animaux
La mutation du gène suppresseur de tumeur Apc induit la croissance tumorale dans l’intestin. La cinétique du développement tumoral est bien connue, permettant de maitriser le suivi des animaux et la mise à mort interviendra au plus tard 8 mois après induction tumorale, limitant la taille et l’agressivité des tumeurs. Il est possible que les phénotypes et la vitesse du développement tumorale varie d’un animal à un autre. On choisit d’interférer le moins possible et pour cela de ne pas effectuer de traitement pour soulager la douleur de l’animale, mais on veillera quotidiennement chaque animal. Les injections par voie intra-péritonéale induisent une douleur de classe légère. Elles seront réalisées par des personnes agrémentées et aguerries, mais dans de rares cas peuvent conduire à une infection de la zone d'administration. Le traitement avec les hormones thyroïdiennes provoque une hyperthyroïdie légère, qui n’aura pas d’effets majeures.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort en fin de procédure. Notre but est de mener des analyses sur plusieurs tissus (tumeurs et organes) prélevés après la mise à mort de chaque animal.
Remplacement
Nous étudions la physiopathologie intestinale et plus spécifiquement les mécanismes cellulaires et moléculaires intervenant dans le maintien de l’épithélium intestinal et les altérations conduisant à la transformation cellulaire et aux tumeurs. Nous utilisons la souris comme organisme modèle pour reproduire chez l'animal des pathologies (cancer) à des fins cognitives et dans le but d’établir une recherche translationnelle. Il est évident que l'animal du point de vue physiologique intégratif est absolument nécessaire pour les observations de base et pour valider leur relevance dans la pathologie étudiée.
Réduction
Pour les analyses moléculaires et de populations cellulaires, plusieurs paramètres seront évalués, notamment les niveaux d’expression des protéines ou des ARN. Pour les études histologiques, les niveaux d’expression des protéines, en plus de leur localisation, seront déterminés par immunofluorescence. Étant donnée l’hétérogénéité phénotypique et la variabilité interindividuelle attendue, le nombre d’animaux utilisés dans ce projet est réduit au minimum sans compromettre les objectifs du projet.
Raffinement
L'expertise du laboratoire dans l'étude de la physiopathologie intestinale permettra la mise en place d’expérimentations de qualité et avec des points critiques étroitement surveillés. Durant la durée de l'étude, les souris seront hébergées en groupes sociaux dans des dans des cages agrémentées disposant d’un enrichissement adapté (carrés de coton pour la fabrication des nids ainsi que des tunnels ou maisonnette et des bâtons de bois à ronger). Les animaux sont surveillés quotidiennement. Un suivi régulier comprenant l’observation de critères définis (poids, posture inhabituelle, poil hérissé, dos vouté, retrait et absence d’interaction avec les congénères, état défensif) sera effectué. Des points limites (poids et état de maigreur, contrôle du site d’injection) ont été établis permettant de soustraire l’animal au protocole, limitant ainsi dans le temps une souffrance et un stress potentiels.
Choix des espèces
La physiologie intestinale chez la souris est bien caractérisée et la souris reste le modèle animal de choix pour effectuer des expériences de modifications génétiques in vivo qui recapitulent la pathologie humaine. Spécifiquement, nous étudions les mécanismes cellulaires et moléculaires intervenant dans le maintien de l’épithélium intestinal et les altérations conduisant à la transformation cellulaire et aux tumeurs. Il s’agit de processus complexes qui impliquent non seulement les cellules épithéliales intestinales mais également les cellules du microenvironnement (stromale et immunitaire). Dans ce cadre, l'animal du point de vue physiologique intégratif est absolument nécessaire. La souris est idéale car les processus précédemment cités sont très conservés entre l'Homme et la souris. Cela a une valeur translationnelle directe. Les souris seront âgées d'au moins 8 semaines afin de mener notre projet sur des stades adultes. Nous utiliserons les animaux à des stades différents après altérations génétiques ou traitement hormonale (2 jours, un mois et deux mois), pour étudier les effets à court-terme (2 jours) ou a moyen-terme (un mois) sur l’altération de la physiologie intestinale et son rétablissement (2 mois) après traitement. Nous analyserons également la cinétique de l’induction tumorale dès les stades précoces (un mois et deux mois) jusqu’au développement des lésions précancéreuse et cancéreuses (3,5,6 et 8 mois).
Evaluation de nouveaux traitements dans les modèles de colite induite chimiquement ou par des agents infectieux
- Recherche appliquée
- Troubles gastrointestinaux
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
Rats : 2400
Perte de poids d'au moins 20 %, hypothermie, difficulté à respirer, automutilation, absence prolongée de réponse aux stimulus : les points limites retenus disent l'état attendu des animaux. 7 500 souris et 2 400 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, 2 000 souris de plus dans des procédures d'un niveau modéré, tous tués ensuite pour prélever leurs organes. Une colite leur est provoquée par une administration orale, intrarectale ou intrapéritonéale, et le porteur indique qu'ils développeront des signes de douleur, perte de poids et prostration. Il s'agit d'évaluer des molécules, des fibres, des vitamines ou des minéraux, tous décrits comme sans danger, à raison de dix animaux par groupe, ce qui suppose plus de mille groupes expérimentaux pour atteindre 11 900 animaux.
Objectifs
Le projet s’inscrit dans une thématique générale d’évaluation de l’effet thérapeutique anti-inflammatoire de certaines molécules chez la souris ou le rat. Ces études permettront d’évaluer l’efficacité de traitements préventifs ou thérapeutiques sur l’inflammation ainsi que la compréhension des mécanismes associés aux modifications de l’immunité et de l'ensemble des bactéries intestinales de l’individu dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. En effet, le nombre de ces maladies telles que la maladie de Crohn et la colite ulcéreuse s’accroît depuis ces dernières années, en particulier chez les personnes de 20 à 30 ans et chez les adolescents. En Europe, 2.2 millions de personnes sont affectées par les maladies inflammatoires intestinales. Malgré une évolution clinique et une recherche intensive, les causes sont encore mal connues. Il a été clairement établi que ce sont des maladies multifactorielles impliquant des facteurs génétiques, bactériens et environnementaux. Les patients atteints de ces pathologies sont caractérisés également par un déséquilibre intestinal. L’utilisation des traitements actuels ne permet pas de guérir de ces maladies et certains patients deviennent résistants aux traitements actuellement sur le marché. Les travaux envisagés comprennent; l’évaluation de nouvelles molécules, l’évaluation des conditions nutritionnelles, l'apport de fibres alimentaires, vitamines ou minéraux, seuls ou en combinaison, tous considérés comme sans danger. Ces évaluations pourront être réalisées dans des modèles d'inflammation intestinale qui feront l'objet de procédures et qui seront choisies en fonction de leur pertinence pour le mécanisme d'action ciblé par la molécule à tester.
Bénéfices attendus
Ce projet et les composés identifiés pourraient ouvrir la voie à des traitements encore plus adaptés et plus personnalisés des maladies digestives. A terme, nous souhaitons proposer de nouvelles options thérapeutiques pour les maladies digestives qui sont des maladies de plus en plus présentes.
Procédures
Les inductions des colites se feront par differents modes d'administration en fonction des procédures : soit une seule administration par voie orale, intraréctale ou intra-péritonéale. Aucun prélèvement sur animal vigile ne sera effectué et il n'y aura aucune procédure chirurgicale. Les prélèvements sur les animaux se feront uniquement post mortem.
Impact sur les animaux
Du fait de l'administraion aigüe ou chronique de produits induisant une colite, les animaux vont développer des signes de douleurs (perte de poids, prostration). Ces signes seront surveillés pour chaque expérimentation. Les types d'administration (intraréctale, gavage, injection) sont susceptibles également de créer une douleur légère. Ces paramètres seront surveillés en observant l'animal quotidiennemnt dans sa cage.
Devenir
A l'issue de la procedure tous les animaux seront mis à mort selons les réglementations en vigueur afin de prélever les organes d’intérêt
Remplacement
Les interactions entre le microbiote, la barrière intestinale et le système immunitaire sont indispensables pour l’étude des mécanismes infectieux et inflammatoires. L’étude des interactions de nouveaux médicaments ainsi que leur efficacité et l’absence d’effets secondaires implique de disposer d’un modèle mimant au mieux l’écosystème intestinal humain, tenant compte des différences d’absorption, de biodisponibilité et de composition des microbiotes et de l’état inflammatoire induit par la colite et également de modèles mimant spécifiquement la maladie ciblée ainsi que les lésions ou symptômes associés. Bien que des sélections et modélisations in vitro se réalisent en amont, le modèle rongeur reproduit la physiologie des muqueuses digestives humaines pour analyser la dissémination des produits dans les organes cibles, les processus de biotransformation et de détoxification de l’hôte, avec sa composante métabolique et immunitaire, pertinents pour étendre les conclusions à l’Homme. Nos procédures expérimentales ont un caractère de stricte necessité et ne peuvent pas être remplacées par d'autres modèles expérimentaux n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants et susceptibles d'apporter le même niveau d'informations.
Réduction
Dans le respect des règles des 3R, le nombre minimum d'animaux sera utilisé pour garantir une analyse statistique correcte prenant également en compte la variabilité de l'expression des gènes. Les paramètres mesurés seront analysés par des tests non-paramétriques pour petits échantillons (tests de Kruskal Wallis, Wilcoxon, Mann-Whitney, et corrélation de Spearman). Le nombre d’animaux par groupe est de n = 10, qui est calculé sur la base de la puissance statistique des tests utilisés (intégrant la dispersion des valeurs individuelles, déterminés auprès de la littérature et suite à des expériences pilotes). Afin de pouvoir conclure à l'efficacité du traitement, ce protocole n'est mis en place qu'avec des molécules qui ont été validées sur des études in vitro précédentes.
Raffinement
Toutes les procédures induisant une douleur seront réalisées sous anesthésie (intraréctales, intraveineuses etc) durant toute la procédure expérimentale afin de maîtriser et limiter la douleur et la souffrance des animaux. Les animaux seront sous surveillance rapprochée pendant toute la durée de l'étude. Les animaux trouvés dans des conditions moribondes ainsi que les animaux montrant une douleur sévère et montrant des signes de détresse seront mis à mort. Les points limites sont définis selon les Directives de l'OCDE (document ENV/JM/MONO(2000)7) et incluent notamment : perte de poids supérieure ou égale à 20% par rapport au poids initial, une hypothermie, une absence prolongée de réponse volontaire à un stimulus externe comme le bruit, des problèmes ambulatoires empêchant l'animal d'accéder à la nourriture ou à l'eau, difficulté à respirer, automutilation, blessure ou plaie de la plaie etc. Un tableau de suivi a été mis en place en adaptant les points limites au seuil le plus bas. Si les signes persistent au bout de 24H, l'animal sera sorti de la procédure et mis à mort. Afin de réduire le stress des animaux, leur milieu sera enrich avec du matériel de nidification afin qu'ils puissent se cacher et ronger. La sociabilisation avec l'expérimentateur sera plus importante pour les animaux isolés dans leur cage. Les procédures seront réalisées dans une zone calme, différente de la pièce d'hébergement. Pour limiter le stress et l'angoisse des animaux, ils seront manipulés avec délicatesse et sociabilisés (habitués à l'expérimentateur) avant le début de l'étude. L'objectif est de préserver le bien-être des animaux; la satisfaction de leurs besoins physiologiques et comportementaux permettra d'éviter tout biais sur les résultats des expérimentations.
Choix des espèces
La souris et le rat représentent les modèles les plus accessibles et les plus pertinents pour modéliser la physiologie digestive des vertébrés supérieurs à sang chaud; en particulier, le système immunitaire complexe et la diversité des microbiotes sont relativement proches. De plus les modèles de colite sont validés dans ces espèces. Le choix de l'espèce rat ou souris dépendra de l'efficacité de la molécule dans une espèce donnée. En effet, si celle-ci s'avère efficace elle pourra être éventuellement testée dans l'autre espèce afin de montrer une efficacité espèce dépendante. Les animaux seront commandés en fonction de leur poids entre 22 - 25g soit environ 10 semaines. Nous avons besoin d'animaux adultes avec un poids assez élevé contenu de la perte de poids qui sera engendrée par l'induction des colites.
Caractérisation du rôle d’une voie de la réponse immunitaire (ALPK1) et de souches bactériennes commensales dans le traitement de colites induites dans des modèles murins.
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
Vingt-sept jours seule en cage, vingt-sept gavages quotidiens, vingt-sept collectes de fèces, une coupure de la queue et un prélèvement de sang à la joue avant la mise à mort. 1 296 souris vont être utilisées ainsi dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour le prélèvement des organes. L'objectif est de tester l'effet de bactéries commensales et d'une voie immunitaire sur une colite, avec diarrhées et signes de douleurs intestinales pendant les phases inflammatoires aiguës. Le produit qui déclenche cette colite n'est jamais nommé, il apparaît sous la seule mention d'un traitement chimique et ne figure pas dans la liste des interventions.
Objectifs
Le tube digestif est un milieu complexe dans lequel coexistent des cellules de l’hôte, une grande diversité de microorganismes (constituant le microbiote) et des molécules provenant de l’alimentation. Les bactéries et les produits qu’elles sécrètent y jouent un rôle crucial pour la bonne santé de l’hôte. Ainsi un déséquilibre de la diversité de microorganismes a été montré chez les patients atteints de maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI) comme la maladie de Crohn ou la rectocolite hémorragique. Notre travail de recherche vise à mieux comprendre les interactions entre l’hôte et les bactéries intestinales dans des conditions physiologiques (individus sains) et pathologiques (individus malades). Des travaux suggèrent que certaines bactéries du tube digestif et produits bactériens sont responsables de la modulation de l’inflammation intestinale chez l’hôte. L’objectif de ce projet est d’explorer les mécanismes, d’identifier le rôle des bactéries et les cellules associées impliquées dans la régulation de la réponse inflammatoire intestinale dans un modèle de colite induite chimiquement chez la souris.
Bénéfices attendus
Les maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI) sont des maladies très invalidantes dont l’incidence est particulièrement importante dans les pays industrialisés. Les traitements utilisant des anti-inflammatoires ou des actes chirurgicaux sont peu efficaces et ont de nombreux effets secondaires importants. Malgré la prise en charge thérapeutique des patients, la persistance de l’inflammation conduit souvent à un retour de la maladie au cours de la vie de l’individu. Les MICI sont donc une préoccupation majeure de santé publique. Il apparait alors aujourd’hui essentiel de poursuivre les recherches qui pourront permettre d’identifier les mécanismes impliqués pour proposer des solutions permettant le dépistage et le traitement des MICI. De nombreux travaux étudiant les MICI témoignent d’une perturbation du microbiote intestinal associée à une augmentation des réponses inflammatoires dans l’intestin. Dans ce contexte, des bactéries intestinales peuvent être directement responsables de cette inflammation ou, au contraire, peuvent être considérées comme anti-inflammatoires. Notre travail vise à mieux comprendre les interactions entre l’hôte et les bactéries intestinales et leurs rôles dans le développement de maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI). Ce projet amènera une meilleure compréhension mécanistique de l’implication du microbiote dans la réponse inflammatoire intestinale et permettra ainsi de proposer de nouvelles voies permettant le traitement et la prévention de ces maladies.
Procédures
Pendant la durée totale du protocole soit 27 jours, les souris seront isolées et recevront quotidiennement un gavage oro-gastrique (quelques secondes) soit 27 gavages. Un gavage supplémentaire, précédé d’une mise à jeun de 6 heures, sera réalisé en milieu de protocole, suivi d’une petite coupure à l’extrémité de la queue (1 seconde) et massage (quelques secondes) pour effectuer un prélèvement sanguin. Nous effectuerons 27 collectes de fèces lors de l’émission naturelle (collecte quotidienne). La durée maximale de la collecte est estimée à 30 min maximum. Un prélèvement de sang à la joue sera réalisé une fois, sur animaux vigiles, en fin de procédure avant la mise à mort. Ce prélèvement dure 5 à 10 secondes.
Impact sur les animaux
Les animaux seront soumis à un stress modéré de par leur placement en cage individuelle.. Les animaux seront également soumis à des gavages quotidiens engendrant un stress modéré du fait de la répétition malgré la courte durée du geste (moins de 10 secondes). Le traitement chimique pour l’installation de la colite engendre des diarrhées pendant les phases inflammatoires aigues entrainant des signes de douleurs intestinales. Les prélèvements fécaux quotidiens (émission naturelle de fèces par la souris) et pesées quotidiennes des animaux seront réalisés sur tous les animaux dans des pots de récolte ou de pesée, ce qui entraine un stress léger. La période de mise à jeun précédent le test de perméabilité intestinale engendre un stress . La coupure au niveau de la queue nécessaire aux prélèvements de sang lors du test de perméabilité intestinale induit une douleur légère de très courte durée (quelques secondes). Une déshydratation chez certains animaux peut être observée.
Devenir
L’ensemble des animaux sera mis à mort à la fin de la procédure pour le prélèvement de leurs organes et tissus utilisés pour des analyses nécessaires à ce projet.
Remplacement
Il n’existe aujourd’hui pas de modèle ou de technique in vitro permettant de simuler un système digestif en lien avec le microbiote, l’inflammation intestinale, et la réponse immunitaire. Le recours à des animaux est donc nécessaire pour intégrer l’ensemble des données sur les bactéries du microbiote intestinal, la composition en lien avec les données biologiques obtenues à partir du sang et des tissus intestinaux de l’hôte.
Réduction
L’effet des bactéries de ce projet ont été testées préalablement sur des systèmes cellulaires in vitro pour sélectionner les plus intéressantes d’entre elles, et réduire ainsi le nombre de bactéries à tester in vivo et le nombre d’animaux utilisés. Nous avons prévu d’inclure 12 souris par groupe expérimental, car d’après les études déjà menées au laboratoire, ce nombre apparait nécessaire afin de permettre la mise en évidence de différences statistiques significatives compte-tenu de la variabilité connue des paramètres mesurés. Nous allons tester 2 bactéries en même temps ce qui permettra de diminuer le nombre de contrôles entrant dans le protocole expérimental.
Raffinement
Les souris bénéficieront d’un enrichissement avec du papier pour réaliser des nids et une maison en propylène rouge pour permettre aux souris de faire ce nid et se cacher. Elles auront également un bâton à ronger. Afin de palier au stress induit par l’isolement, les cages seront en plexiglass transparent et mises côte à côte pour permettre les interactions visuelles, sonores et olfactives entre les animaux. Ces enrichissements permettent d'assouvir au mieux les comportements naturels de l'animal. Pour détecter l’apparition de signes de souffrance et/ou blessures, les animaux seront surveillés tout d’abord deux fois par semaine pendant 10 jours, puis quotidiennement (surveillance visuelle, mesure de la perte de poids) tout au long de l'expérience. Nous définissons un point limite sur le poids, l’apparence des animaux et leur comportement. En cas de blessure, un traitement local sera appliqué si celle-ci est légère sinon l’animal sera exclu du protocole et euthanasié. Les souris dormant le jour, nous réaliserons les mises à jeun pendant la journée afin de limiter la sensation de faim.
Choix des espèces
Les animaux auront au minimum 6 semaines au début de la procédure, âge auquel le système immunitaire est mature et le microbiote intestinal stabilisé. Le modèle souris est largement étudié dans les recherches sur les maladies inflammatoires, ce qui permet l’accès à de nombreuses données physiologiques et immunologiques et des outils d’analyse des paramètres biologiques. Nous disposons également de données préliminaires sur ce modèle animal. Nous disposons également de données préliminaires sur ce modèle animal dans lequel il est possible de bloquer les mécanismes auxquels nous nous intéressons pour pouvoir les étudier.
Rôle du nerf vague dans la pathogenèse de la stéatose hépatique non-alcoolique chez la souris
- Recherche appliquée
- Troubles immunitaires
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
Le nerf vague est sectionné au niveau du cou, d'un seul côté, sur des souris ensuite nourries d'un régime riche en lipides pendant quatre à vingt-quatre semaines. 4 608 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour les prélèvements de tissus. Chacune subit un gavage de glucose ou une injection d'insuline ou de toxine diphtérique, cinq prélèvements de sang successifs sur deux heures, une contention en tube et un séjour seule en cage de calorimétrie, une perte de 20 % du poids déclenchant la mise à mort. Le porteur écrit que les souris récupèrent rapidement et complètement après la section du nerf, sans signe significatif de douleur ni de détresse, et que le régime gras ne devrait causer aucune douleur perceptible.
Objectifs
La stéatose hépatique non-alcoolique (NASH) est une maladie du foie caractérisée par une accumulation excessive de graisse dans les cellules hépatiques, accompagnée d'une inflammation et d'une lésion hépatique. Actuellement, il n'existe pas de traitement pharmacologique efficace et validé pour cette maladie. Cependant, des recherches antérieures ont mis en évidence le rôle clé de l'inflammation dans le développement de la NASH. Précédemment, nous avons montré que l’inflammation pathogène était un acteur important dans le développement de la NASH. Une découverte intéressante a montré une relation entre l'innervation vagale et le métabolisme hépatique. Le nerf vague, qui est une composante du système nerveux autonome, semble jouer un rôle dans la régulation du métabolisme du foie. Des études ont montré que la stimulation du nerf vague pouvait avoir des effets positifs sur la fonction hépatique. De plus, des recherches ont indiqué que la vagotomie cervicale unilatérale (section du nerf vague du côté gauche du cou) était associée à une augmentation de la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires. Cela suggère que la modulation de l'activité vagale pourrait influencer la mobilisation des cellules immunitaires, notamment les monocytes, à partir de la moelle osseuse et de la rate. Cependant, les mécanismes précis de ces interactions restent encore mal compris. Pour mieux saisir ces interactions complexes, nous proposons une approche chirurgicale consistant à réaliser une vagotomie cervicale unilatérale chez des souris, qui seront soumises à un régime riche en lipides pour induire une NASH. L'objectif de ce projet est d'explorer le rôle du nerf vague dans la mobilisation et le recrutement des cellules immunitaires dans le foie, et comment cela influence le développement de la NASH. Cette recherche pourrait fournir des informations cruciales pour mieux comprendre les liens entre le système nerveux autonome, l'inflammation et la pathogenèse de la NASH, ouvrant potentiellement de nouvelles voies pour le développement de traitements futurs.
Bénéfices attendus
L'objectif de ce projet est d'explorer le rôle du nerf vague dans la mobilisation et le recrutement des cellules immunitaires dans le foie, et comment cela influence le développement de la stéatose hépatique non-alcoolique (NASH). La NASH représente la forme la plus prévalente de maladie hépatique et est étroitement liée à la progression de l’obésité. A ce jour, les patients souffrant de NASH ne disposent pas de traitements approuvés, et le nombre de patients nécessitant une transplantation hépatique est en constante augmentation. Par conséquent, une compréhension plus approfondie des mécanismes sous-jacents ouvre la voie à de nouvelles approches et stratégies thérapeutiques anti-inflammatoires dont les patients atteints de NASH pourront bénéficier.
Procédures
Les souris seront soumises à des interventions chirurgicales consistant en une section du nerf vague au niveau cervical côté gauche (vagotomie) ou des chirurgies contrôles sans section du nerf vague (Sham). Chaque souris subira une seule opération, qui durera environ 10 minutes et sera réalisée sous anesthésie et analgésie. Une période de récupération de 3 semaines suivra l’intervention. Ces procédures chirurgicales sont décrites en détail dans la littérature scientifique. Les observations indiquent que les souris récupèrent rapidement et complètement après la chirurgie, sans présenter de signes significatifs de douleur ou de détresse. Par la suite, les souris seront soumises à des régimes alimentaires, soit une diète standard, soit une diète riche en lipides induisant la stéatose hépatique non-alcoolique (NASH). Ces régimes alimentaires ne sont pas associés à une détresse particulière. Nous examinerons l’impact de ce régime à 4 moments différents : une période courte de 4 semaines, une période intermédiaire de 8 semaines, une période de 16 semaines marquée par une inflammation avancée, et enfin, une période de 24 semaines caractérisée par une fibrose avancée. Des explorations dites métaboliques seront réalisées en fin de procédure impliquant un gavage des animaux avec du sucre (glucose) ou une injection d’insuline puis des prélèvements sanguins seront effectués sur animal vigile (5 petits prélèvements successifs sur une période de 2 heures). La durée des actes techniques de prélèvements de sang est de 5 à 7 minutes par souris, et de gavage est de 2 à 5 minute par souris. En toute fin de procédure, les souris seront placées dans un tube pendant 2 minutes avec une certaine restriction de mouvement pour mesurer leur quantité de graisse. Elles seront ensuite placées seules dans des cages de dimension réglementaire permettant des mesures de leur métabolisme, leur activité et de leur consommation d’eau et de nourriture. Avant l’euthanasie, un prélèvement sous-mandibulaire de sang sera réalisé d’une durée d’environ 30 secondes puis l’animal sera euthanasié conformément aux directives éthiques. Tous les prélèvements tissulaires se feront suite à l’euthanasie des animaux.
Impact sur les animaux
Les éventuels effets indésirables chez les animaux sont principalement liés à la chirurgie (douleur physique passagère, hypothermie éventuelle durant l’anesthésie). Les observations montrent que les souris récupèrent rapidement et complètement après la chirurgie, sans présenter de signes de douleur ou de détresse significative. Dans le cadre de ce projet, certaines souris seront soumises à un régime gras (Western-type). Ce régime alimentaire ne devrait pas causer de douleur ou de détresse perceptible chez les souris, mais plutôt entraîner une prise de poids, qui sera étroitement surveillée tout au long de l’étude. Toutefois, en cas d’infection et non cicatrisation de la plaie, l’animal sera sorti de l’étude. Pour les explorations métaboliques, certaines procédures telles que la mise à jeun des animaux pendant 4 heures, le gavage de glucose, l’injection intra-péritonéale d’insuline ou de toxine diphtérique (une seule piqure abdominale) avec contention douce de l’animal et la microcoupure de la queue pour les prélèvements sanguins peuvent entraîner des périodes de stress et d’inconfort temporaires et de courtes durées pour les animaux. De plus, l’isolement nécessaire de la souris de ses congénères en cage de mesure calorimétrie peut également provoquer un stress de l’animal.
Devenir
Des prélèvements et analyses sont nécessaires post-mortem et que cela implique donc l'euthanasie de l'ensemble des animaux.
Remplacement
L’utilisation de modèles murins est nécessaire pour explorer la maladie dans un organisme complet, ce qui ne peut être fidèlement reproduit en se basant uniquement sur des cultures de cellules isolées.
Réduction
Nous aurons besoin de 12 souris par groupe. Nous visons à minimiser le nombre d’animaux nécessaires tout en maintenant la robustesse des résultats. Pour assurer la solidité statistique de nos résultats, il sera nécessaire de reproduire les expériences sur deux lots de souris. Le nombre total d’animaux prévu est de 4608 souris. Lorsque cela sera possible et afin de limiter le nombre total de souris utilisées, nous essaierons de mettre en commun des souris contrôles pour l’étude de différents modèles murins (réduction jusqu’à 25 pourcents).
Raffinement
Le bien-être animal sera une priorité constante tout au long de la durée du projet, en minimisant la douleur et le stress. Les animaux seront hébergés en groupe avec des éléments d’enrichissement (lanières de papier kraft, maisons en carton, tunnels en carton ou carrés de coton compacté). Une période d’acclimatation d’une semaine précédera les expérimentations. Une vérification visuelle quotidienne de l’état général des souris sera effectuée en ouvrant chaque cage. L’accès à l’eau et à la nourriture sera mis à disposition ad libitum. L’identification des animaux génétiquement modifié sera réalisée par le personnel qualifié et formé de l’animalerie. Tout signe d’inconfort, de détresse ou de comportement anormal (agressivité subite, inactivité, vocalisation, mutilation, isolement, diminution de l’appétit) ainsi que toute modification physique (pelage ébouriffé, dos courbé, perte excessive de poils) sera étroitement surveillée et entraînera un isolement si nécessaire. Les critères absolus d’inconfort (état de choc, léthargie, inconscience, immobilité, forte hypothermie, difficultés respiratoires), qui ne devraient pas être déclenchés par la procédure utilisée, mèneront à l’euthanasie immédiate de l’animal, conformément aux directives éthiques. En ce qui concerne les chirurgies, les animaux seront soumis à une anesthésie générale par injection intrapéritonéale. Une dose préventive d’antalgique sera administrée avant la chirurgie, puis renouvelée toutes les 8-12 heures pendant 48 heures. Un gel ophtalmologique sera appliqué sur les yeux des animaux pour éviter le dessèchement de la cornée pendant l’anesthésie. Lors de la chirurgie, réalisée sur un tapis chauffant pour maintenir la température de l’animal, une attention particulière sera portée sur sa fréquence respiratoire. Un rétablissement complet sans douleur ni détresse notable devra être observé après la chirurgie. Une grille de suivi sera mise en place avec pesée hebdomadaire des animaux. Une perte de poids de 20 pourcents dans les jours suivant la chirurgie sera considérée comme point limite et entrainera l'euthanasie de l’animal.
Choix des espèces
L'objectif de ce projet est d'explorer le rôle du nerf vague dans la mobilisation et le recrutement des cellules immunitaires dans le foie, et comment cela influence le développement de la stéatose hépatique non-alcoolique (NASH) chez la souris. La souris a été sélectionnée comme modèle expérimental en raison de sa capacité à reproduire de manière précise les mécanismes impliqués dans le développement de la NASH. Plus particulièrement, elle est capable d’intégrer les réponses immunitaires observées chez les êtres humains. En outre, la souris est un modèle bien établi pour l’étude de la NASH et des effets de la vagotomie. Nous utiliserons des animaux âgés de 8 semaines à leur entrée dans la procédure expérimentale. Nos études requièrent que les animaux aient un métabolisme, un système immunitaire et vasculaire mature. Les souris entreront en procédure à 8 semaines et en ressortiront à 15, 19, 27 et 35 semaines. L’âge des animaux est suivi par rapport à leur date de naissance qui sera sur les étiquettes des cages ainsi que dans le logiciel de gestion des animaux.
Etude de l’induction mécanique de la formation de cellules souches cancéreuses dans les tumeurs primaires du côlon
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système gastrointestinal
Tuées au bout d'une semaine ou d'un mois pour prélever le côlon et l'intestin, 189 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie reçoit des injections répétées dans l'abdomen, jusqu'à deux fois par semaine pendant quatre semaines. L'autre subit l'implantation chirurgicale d'un aimant sous la peau du dos et une injection intraveineuse de nanoparticules magnétiques, dispositif destiné à reproduire la pression qu'exerce une tumeur, puis une coloscopie sous anesthésie chaque semaine pendant un mois, avec perte de poids et diarrhée attendues à mesure que les tumeurs se développent. La souche retenue porte une mutation du gène APC que le porteur présente comme le seul moyen d'aborder la question, 80 % des tumeurs du côlon humain portant selon lui cette même mutation.
Objectifs
Le cancer est la principale cause de décès dans le monde, accumulant près de 10 millions de décès en 2020, selon les rapports publiés par l'OMS. Environ un million de ces décès ont été attribués au cancer colorectal, ce qui le place au deuxième rang mondial sur l'échelle de la mortalité par cancer. Malgré la grande variété et la combinaison de traitements, y compris la chirurgie et la chimiothérapie, 50 % des patients souffrent de métastases (les cellules cancéreuses migrent et s’installent dans une autre partie du corps) qui conduisent à la mort par la maladie. La létalité des différents types de cancers est déterminée par divers facteurs, l'un des plus pertinents étant le type de cellule promotrice de cellules tumorales (les cellules à l’origine de la production de cellules tumorales). Les cellules souches cancéreuses (CSC) sont les promoteurs les plus agressifs de la progression tumorale et se caractérisent par leur résistance ou leur récidive après traitement, une tendance à métastaser et un taux de mortalité élevé. Dans le cancer de côlon, la pression mécanique liée à la croissance tumorale joue un rôle dans la production de cellules souches cancéreuses mais les mécanismes sous-jacents sont inconnus. L'objectif principal du projet est de déterminer l'origine cellulaire de CSC dans le cancer du côlon chez la souris. Les résultats attendus de notre projet sont de faire la lumière sur un nouveau mécanisme sous-jacent pour la formation de CSC et ouvrir ainsi à de nouveaux traitements inhibiteurs ciblant la formation des CSC.
Bénéfices attendus
Les résultats de ce projet vont permettre d'élargir les connaissances sur les mécanismes d'émergence et de développement tumoral les plus agressifs pouvant mener à la formation de métastases dans le cancer du côlon chez la souris (court terme) à partir d'un axe moins exploré dans la communauté scientifique comme l'apport de la physique à la biochimie et à la biologie de l'établissement de cette maladie. Dans un second temps, ces connaissances pourraient être extrapolées au cancer du côlon chez l'homme, du fait de la forte homologie des mécanismes sous-jacents au développement de la maladie chez l’homme et la souris (long terme), et aux tumeurs d'autres organes, pour lesquels il y a des données montrant l’activation anormale de notre protéine d’intérêt dans 8 autres tumeurs solides humaines, en plus du côlon humain (long terme). Enfin, nous visons à obtenir de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement du cancer du côlon chez la souris d'abord, puis chez l'homme, afin d’aider à supprimer les effets tumorigènes provoqués par la pression mécanique exercée par le développement de tumeurs dans les tissus environnants, et ainsi à atténuer les processus induits par la tumeur primitive, parmi lesquels la formation de métastases, la furtivité au système immunitaire, la résistance aux traitements et la résurgence (long terme).
Procédures
Dans un premier temps, les souris vigiles recevront une injection intrapéritonéale à différents temps déterminés en avance (une fois par jour pendant 4 jours ou une fois tous les deux jours pendant une semaine, ou deux fois par semaine pendant 4 semaines) (durée du geste inf à 10 sec). Ensuite, les souris seront divisées en différents groupes. Un groupe contrôle recevra seulement une injection intraveineuse (une fois au cours de l’expérience, sur animal vigile, durée du geste inf à 10 sec)). L’autre groupe suivra une chirurgie pour l’implantation d’un aimant en sous-cutané dans le dos de la souris suivi d’une injection intraveineuse avec des nanoparticules magnétiques (une fois au cours de l’expérience, chirurgie réalisée sous anesthésie pendant une durée maximale de 10 minutes). Une partie de ces souris sera suivie par colonoscopie sous anesthésie (une fois par semaine pendant 4 semaines, la durée de la procédure ne dépassera pas 20 minutes pour chaque souris). Au bout d’une semaine ou d’un mois, les animaux seront mis à mort pour prélever des échantillons du côlon et d’intestin
Impact sur les animaux
Les animaux seront injectés avec une solution de particules magnétiques encapsulés par voie intraveineuse et un petit aimant sera inséré par voie sous-cutanée dans le flanc supérieur droit pour établir la pression équivalente à celle d'une tumeur dans le côlon. La douleur provoquée dans cette partie expérimentale du projet est associée à l'injection et à l'implantation de l'aimant, mais ne devrait pas s'étendre sur le temps où la pression mécanique est établie (aucune réponse inflammatoire associée à la stabilisation des nanoparticules magnétiques n'a été trouvée). Après environ un mois, nous attendons le développement de tumeurs chez les animaux et l'inconfort qui y est associé, principalement une perte de poids et diarrhée, qui peut être observée dans les premières semaines après le développement de la tumeur. Un groupe de souris sera injecté par voie intrapéritonéale avant l'implantation de l'aimant et l’injection de particules magnétiques afin d'éliminer la population de cellules souches. Cela peut provoquer une gêne superficielle momentanée due à la piqûre qui ne devrait pas perdurer dans le temps. L’effet d’éliminer les cellules souches intestinales réduit la capacité du tissu à se régénérer et en conséquence induit une diminution de sa fonctionnalité qui peut se traduire en une perte de poids.
Devenir
Les animaux sont mis à mort pour des analyses post-mortem
Remplacement
Les questions auxquelles on cherche à répondre dans ce projet ne peuvent être abordées expérimentalement sans l'utilisation d'animaux en raison de la complexité présentée non seulement par l'architecture et l'arrangement des organes in vivo, mais aussi par leur interrelation et leur rétroaction avec les systèmes immunitaire et circulatoire. Le modèle de souris est le plus approprié pour le développement expérimental de ce projet en raison de plusieurs aspects, notamment la caractérisation approfondie des mutations à utiliser, ainsi que la maladie et la réponse immunitaire dirigée contre elle. De même, tous ces aspects ont une forte homologie avec l'homme, la souris étant un excellent modèle pour les études précliniques des maladies humaines. Les alternatives de remplacement partielles ou complètes telles que les approches in vitro ou ex vivo comme les cultures de cellules tumorales ou les organoïdes ne peuvent pas imiter avec précision la croissance tumorale in vivo, notamment les pressions de croissance mécaniques associées qui provoquent l’activation des cellules souches cancéreuses. L'utilisation des souris transgéniques comme modèles pathologiques est actuellement le seul moyen d'aborder la problématique de ce projet fondamental. Les questions posées requièrent une complexité tissulaire qui ne peut être récapitulée qu’in vivo.
Réduction
Les résultats obtenus dans nos projets précédents nous ont permis de réduire et d’ajuster le nombre minimal de souris par condition nécessaire pour obtenir de résultats statistiquement fiables. Les analyses par colonoscopie in vivo tout au long des expériences à temps long nous permettent également de réduire le nombre total des souris utilisées.
Raffinement
L'implantation de l'aimant et l'injection de particules aimantées seront réalisées sous anesthésie et après injection d’un analgésique pour réduire la douleur post-opératoire. Pour éviter la déshydratation de la cornée un gel ophtalmique hydratant sera déposé sur les yeux. Des soins désinfectants seront administrés après mise en place sous-cutanée de l'aimant avec un contrôle de la cicatrisation de la plaie. Les souris seront pesées 2 fois par semaine et, en cas de déshydratation (maintien d'un pli cutané dorsal), une réhydratation sera réalisée d’une injection intrapéritonéale de Lactate Ringer avec présentation d’un gel alimentaire. Les animaux seront surveillés quotidiennement) et les expériences seront contrôlées pour minimiser et prévenir la douleur chez les souris. Un maximum de 4 souris par cage sera autorisé en raison du risque accru de diarrhée après le traitement. Pour analyser la croissance tumorale, des analyses d'imagerie in vivo seront effectuées. Toutes les expériences d’imagerie seront réalisées sous anesthésie et seront effectuées par une équipe de 2 personnes si nécessaire et ne dureront pas plus de 20 minutes par animal. Pour toutes les techniques d'imagerie, un gel oculaire et des tapis chauffants seront utilisés pour minimiser l'inconfort et l'hypothermie. Une grille de score est mise en place pour évaluer de façon objective l’état des animaux et sera utilisée afin d’intervenir rapidement sur la douleur et l’inconfort et arrêter l’expérimentation avant des signes de douleur.
Choix des espèces
Ce projet nécessite l’utilisation d’un modèle animal anatomiquement proche de l’humain en vue d’une application clinique chez l’homme. La souris est le modèle de choix pour les expériences menées en cancérogenèse. La souche de souris choisie contient une mutation génétique importante sur le gène APC connue pour jouer un rôle prépondérant dans le développement du cancer du côlon chez l'homme (80% des tumeurs du côlon humain possèdent cette mutation). Elle est donc depuis longtemps reconnue comme le modèle de choix pour le développement spontané de tumeurs intestinales. L'utilisation des souris sauvages et transgéniques comme modèles pathologiques est actuellement le seul moyen d'aborder la problématique de ce projet ayant comme but la description de l’influence des contraintes mécaniques dans les processus d’initiation et de progression tumorale avec une possible application pharmacologique thérapeutique associée chez l’homme.
Exposition chronique à l’additif alimentaire inorganique de dioxyde de silice ( E551 ) de la vie in utero à l’âge adulte : Etude du rôle du microbiote dans les effets du E551 sur les fonctions intestinales et métaboliques
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
Une partie des souris part vers des séances de formation à des gestes techniques une fois l'expérience finie, 210 individus au total, les autres étant tuées pour prélever leurs tissus. 504 souris sont concernées, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Exposées au dioxyde de silicium alimentaire par leur mère dès la gestation puis pendant 130 jours, elles reçoivent des gavages trois fois par semaine, neuf prélèvements de sang à la queue, un poinçon dans l'oreille, des collectes de fèces en isolement deux fois par semaine, et pour la moitié d'entre elles une injection de toxine bactérienne dont les effets sont suivis jusqu'à six heures. Le porteur espère que ces données seront prises en compte par les instances réglementaires pour encadrer l'exposition humaine aux nanoparticules alimentaires, bénéfice renvoyé au conditionnel là où l'exposition des souris et l'injection de toxine sont, elles, programmées.
Objectifs
Les nanomatériaux (composés de particules < 100 nm) sont de plus en plus présents dans le secteur de l’agroalimentaire, notamment dans les aliments en tant qu’additifs. L’exposition à ces additifs est souvent chronique (jusqu’à 1-10 mg/kg/jour en Europe) et commence très tôt, via la consommation maternelle suivie d’un passage vers le fœtus (transplacentaire) ou dans le lait. Ce projet fait suite à des résultats qui montrent qu’une exposition à l'additif E551 provoque, une altération de la fonction de barrière intestinale (mesure de perméabilité), une mise en place de désordre métabolique et une modification du microbiote. Nous avons notamment mis en évidence une forte diminution de deux souches bactériennes chez des souris mâles exposés au E551 de la vie in utero jusqu'à l'âge adulte. Il s'agit de deux souches bactériennes probiotiques Akkermansia muciniphila et Bifidobacterium pseudolongum. L'objectif de ce projet sera d'étudier si une supplémentation avec ces deux souches probiotiques sera capable de modifier la mise en place des désordres provoqués par le E551 sur la fonction de barrière, sur le métabolisme et sur la réponse immunitaire. Pour ce projet, des souris femelles seront exposées 61 jours avant la mise bas et durant la lactation au E551 à 10mg/kg. L'additif sera incorporé dans l'aliment. La descendance continuera d’être exposée à l'additif via l'aliment et sera supplémentée ou non par voie orale avec les souches probiotiques seules ou associées pendant 130 jours.
Bénéfices attendus
Le projet permettra de mettre en évidence le role d'un microbiote modifié dans la mise en place d'altération de la fonction de barrière intestinale, de désordres métaboliques et immunitaires. Ce projet apportera des données utilisables pour l'évaluation des risques pour la santé humaine et animale dans l'utilisation des additifs. Cet impact pourra être pris en compte par les instances règlementaires afin d'émettre des préconisations dans l'exposition humaine aux nanoparticules alimentaires.
Procédures
Pour la supplémentation en probiotique les animaux recevront le solvant ou le probiotique (seul ou associé) par voie orale d'un geste rapide n'exédant pas 10 secondes à raison de 3 fois par semaine. Dans le cadre des mesures d'intolérance au glucose, de la glycémie, de l'insulinémie et de la perméabilité intestinale, les animaux recevront une administration orale de glucose ou d'un marqueur de perméabilité intestinale (geste rapide d'environ 10 secondes) et des prélèvements sanguins seront également réalisés au niveau de la queue (1 prélèvement pour la mesure de perméabilité, 8 prélèvements pour la glycémie-insulinémie), après application d'une crème anesthésiante locale (10 secondes/prélèvement). Des prélèvements de fécès seront aussi effectués deux fois par semaine tout au long de l’expérience. Les souris seront isolées pendant 5 minutes dans des cages sans sciure pour permettre de récolter les fèces. Enfin, la moitié des animaux seront exposés au maximum 6 h à une toxine bactérienne délivrée par injection unique nécessitant une contention de quelques secondes des animaux.
Impact sur les animaux
La mise en oeuvre de nos procédures pourra générer du stress. Après la période d'acclimatation, les animaux seront identifiés par poinçon avec contention qui entrainera inconfort et stress. Par la suite le stress sera attenué par des manipulations hebdomadaires lors du suivi de poids ou d'observations. Les administrations des probiotiques par voies orale pourra générer du stress lié à la contention et à l'introduction de la sonde. Après le gavage, les animaux seront observés pour s'assurer qu'il n'y ait pas de fausse route (vocalise, mobilité réduite), le cas échéant l'animal sera euthanasié. Ensuite la réalisation des mesures d'intolérance au glucose ou de mesure de perméabilité seront génératrices d'inconfort notamment lié à l'administration orale de glucose ou de dextran et aux prélèvements de sang après anesthésie locale. Ensuite, l'injection de LPS qui s'effectue après contention de l'individu, peut engendrer un stress lié à la manipulation de l'animal et à l'injection en elle-même. La toxine peut perturber l'état général des animaux qui seront sous surveillance constante jusqu'à la fin de l'expérimentation.
Devenir
A l'issue de toutes les procédures, tous les mâles de la descendance ainsi que les femelles reproductrices seront euthanasiés afin de récolter les échantillons tissulaires pour effectuer les analyses permettant de répondre à la question scientifique du projet. Les mâles reproducteurs et les femelles de la descendances seront réutilisés pour des actions de formations à des gestes techniques.
Remplacement
Des expérimentations utilisant des méthodes cellulaires complexes tels que des organoïdes intestinaux de souris ont préalablement été réalisé au laboratoire dans une nécessité de mettre en place une approche alternative à l’expérimentation animale. Ces expérimentations ont permis d’évaluer les effets direct d’additifs alimentaires inorganiques sur l’épithélium intestinal. Par conséquent, cette approche nous permet d'avoir une réponse très ciblée uniquement au niveau tissulaire/cellulaire et non intégrée. Dans notre étude nous souhaitons étudier l’impact d’une exposition à des additifs alimentaires dès la période de périnatalité et ces conséquences sur le microbiote intestinal ainsi que sur la barrière intestinale, le système immunitaire et le métabolisme. Les modèles alternatifs tels que les organoïdes ne peuvent pas reproduire le passage transplacentaire, les échanges maternofœtals ainsi que les interactions le long des axes microbiote-intestin-système immunitaire et intestin-foie. Ce modèle alternatif n’est pas non plus adapté pour étudier la répartition des particules inorganique dans l’organisme entier après le passage de la barrière intestinale.
Réduction
Nous avons conçu nos expériences pour à la fois répondre à nos questions scientifiques et respecter la nécessité de réduire le nombre d'animaux dans la recherche scientifique. Nous utiliserons le plus petit nombre possible d'animaux requis pour cibler nos objectifs en fournissant des résultats statistiquement significatifs. Le nombre d'animaux a été déterminé en se basant sur des résultats antérieurs d'études similaires. Chaque groupe expérimental sera donc constitué de 12 souris. Pour les analyses des données récoltées, des tests statistiques adaptés seront réalisés.
Raffinement
Durant l'étude les animaux seront en hébergement collectif (5 ou 3 par cage selon le stade de l'expérimentation, 1 femelle par cage avec leurs petits pendant la lactation) avec un enrichissement des cages (dispositifs de nidification en papier absorbant et maisonnette) afin de réduire l'angoisse des animaux. L'angoisse sera également attenuée par des manipulations hebdomadaires lors du suivi de poids ou d'observations. Concernant la gestion de la douleur nous appliquerons un anesthésique local sur la queue avant les prélèvements sanguins. L’identification des animaux par poinçon d’oreille permettra de réaliser un suivi individuel (observations, controles de prise de poids des animaux). Dans le cas où un animal présenterait des signes de souffrance, il sera retiré de l'étude et des soins adaptés pratiqués. Le cas échéant une euthanasie sera pratiquée. L'exposition à la toxine bactérienne peut perturber l'état général des animaux qui seront observés en continu jusqu'à leur euthanasie.
Choix des espèces
La souris est un modèle reconnu en toxicologie, pour lequel de nombreux outils sont développés afin d’étudier le microbiote, l’intestin et le système immunitaire. Les souris mâles et femelles seront utilisées à l’âge adulte (8 semaines) afin qu'elles soient capables de procréer et les descendants seront utilisés au sevrage jusqu'à l’âge de 5 mois. Cela permettra d’étudier le rôle de nos deux souches probiotiques sur une exposition périnatale suivie d’une exposition post-sevrage sur le développement des fonctions intestinales et métaboliques.
Effet de la modulation du microbiote intestinal par antibiothérapie sur les cellules entéroendocrines de souris
- Recherche appliquée
- Troubles endocriniens
- Troubles gastrointestinaux
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
800 souris vont être utilisées, chacune pouvant recevoir jusqu'à cinq gavages, subir dix-huit prélèvements sanguins et cinq mises à jeun, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles boivent des mélanges d'antibiotiques pendant quelques jours à deux mois, pour que leur flore intestinale soit détruite, puis passent jusqu'à quatre tests métaboliques comportant chacun six heures de jeûne et quatre prises de sang. Le porteur écrit que ce protocole produit "a priori peu d'effets indésirables", tout en listant déshydratation, perte de poids et diarrhées. Toutes sont tuées pour que leurs cellules intestinales productrices d'hormones soient triées, au service d'une question posée en termes de santé humaine, l'obésité et les maladies inflammatoires de l'intestin.
Objectifs
Les intestins sont un organe majeur pour la santé car ils sont à l’interface entre alimentation, les bactéries intestinales et l’organisme. L’intestin permet notamment la digestion et l’absorption des aliments, tout en faisant barrière aux microbes et aux toxines. L’intestin produit également des hormones qui régulent les fonctions de différents organes, modulant ainsi par exemple le comportement alimentaire, la régulation énergétique ou les fonctions intestinales (transit intestinal, digestion…) elles-mêmes. Ces hormones sont produites par des cellules intestinales spécifiques, appelées cellules entéroendocrines (EECs). Ces cellules libèrent les hormones en réponse à des modifications de leur environnement. Des modifications des fonctions intestinales et notamment des hormones intestinales sont associées à différentes maladies telles l’obésité ou des maladies digestives. Ces maladies sont également associées à une modification des bactéries intestinales. Il a été montré que la déplétion complète du microbiote intestinal induit une modification importante des EECs et une augmentation des niveaux circulant de certaines hormones. Notre travail de recherche vise à mieux caractériser comment les bactéries de l’intestin influent sur les hormones intestinales et les cellules qui les produisent. Dans ce projet, nous modulerons le microbiote intestinal par l’action d’antibiotiques, mesurerons le niveau des hormones et analyserons précisément ces cellules grâce à l’utilisation de souris exprimant une fluorescence associée à ces cellules et permettant de les isoler. Nous chercherons notamment à identifier quelles sont les bactéries ou leurs produits responsables des modifications observées des EECs, ainsi qu’aux conséquences fonctionnelles des niveaux élevés de certaines hormones intestinales.
Bénéfices attendus
Le rôle de l’intestin et en particulier des hormones intestinales pour la santé de l’homme apparait comme étant très important, en particulier dans l’obésité ou les maladies inflammatoires de l’intestin, qui touchent plus de 650 millions d’individus à travers le monde. Un lien entre microbes et les cellules produisant les hormones intestinales a déjà été établi. Cette étude nous permettra d’identifier plus précisément comment certains produits microbiens ou certaines bactéries modulent les fonctions des EECs et quelles sont les conséquences sur la physiologie de l’hôte. Pour cela, nous utiliserons un modèle de souris permettant de trier cette population cellulaire rare, et mesurerons les niveaux d’hormones après différentes stimulations. Cela nous permettra d’identifier comment ces cellules sont régulées dans différents contextes microbiens et d’en déduire les produits microbiens qui régulent ces cellules. Compte tenu des fonctions importantes de ces hormones pour la santé, ce projet permettra de proposer de nouvelles voies modulant leurs niveaux et ainsi agir sur les fonctions quelles régulent, notamment dans le cas de maladies où ces fonctions sont altérées.
Procédures
Les 800 animaux recevront des mélanges d’antibiotiques dans leur eau de boisson pendant quelques jours à deux mois. Toutes les expérimentations seront réalisées sur animaux vigiles. Les animaux seront pesés deux fois par semaine, et leur consommation alimentaire mesurée en parallèle. Au maximum quatre tests métaboliques seront réalisés sur tous les animaux. Chaque test comporte une phase de jeûne (6h), quatre prélèvements sanguins au maximum, et un gavage ou une injection d’un stimulus d’intérêt Certains animaux recevront une injection préalable à l’administration du stimulus. La durée d’un test métabolique n’excède pas deux heures entre la première prise de sang et la dernière et chaque prélèvement de sang en lui-même n’excède pas trente secondes. Un gavage supplémentaire au moment de la mise à mort (entre 10 minutes et une heure avant l’euthanasie) sera également réalisé sur des animaux mis à jeun pendant 2 à 6 heures pour la mesure du transit intestinal. Des prélèvements de sang seront réalisés lors de la mise à mort, avant le gavage et au moment de la mise à mort. Lors des mesures de transit, certains animaux recevront également une injection préalable pour étudier le rôle des hormones. Au total, les 800 animaux pourront recevoir jusqu’à 5 gavages, être prélevés pour leur sang 18 fois et mis à jeun 5 fois, en recevant les traitements antibiotiques pendant un maximum de deux mois.
Impact sur les animaux
Ce protocole produit a priori peu d’effets indésirables sur les animaux : la consommation des antibiotiques dans l’eau de boisson a déjà été pratiquée à de nombreuses reprises sans impact sur la santé et le comportement des animaux. Les effets indésirables des antibiotiques peuvent être une déshydratation, une perte de poids ou l’apparition de diarrhées. Les injections, gavages et prélèvement de sang peuvent induire une légère douleur et un stress du fait de la contention. Les jeûnes peuvent conduire à une perte de poids réduite, rattrapée les jours suivants. Les stimuli administrés n’ont pas d’effet indésirable connu chez les animaux.
Devenir
L’ensemble des animaux sera mis à mort afin de récolter leurs tissus pour l’isolement des cellules produisant les hormones intestinales par tri cellulaire. Les fonctions des cellules pourront alors être analysées par différentes techniques
Remplacement
L’utilisation de souris pour cette expérimentation est nécessaire par l’impossibilité d’étudier in vitro ou de modéliser l’interaction entre les bactéries et l’intestin du fait de l’absence de modèles pour cultiver un microbiote complexe en contact direct avec un épithélium intestinal dans des conditions physiologiques. De plus, il n’existe pas actuellement de modèle in vitro permettant d’étudier l’ensemble des EECs.
Réduction
Dans ce projet, nous utiliserons des groupes de 8 animaux de même sexe. Ce nombre a été évalué comme suffisant par l’analyse statistique des variations de chaque variable au sein d’un groupe lors de projets précédents La rareté des cellules entéroendocrines nécessitant l’utilisation de tissus entiers pour chaque application. Le projet sera réalisé sur des souris mâles et femelles car l’effet sexe est inconnu. Des analyses statistiques permettront d’étudier l’effet sexe sur la déplétion du microbiote.
Raffinement
Les animaux bénéficieront d’un enrichissement avec du papier absorbant à déchiqueter, d'un abri en propylène rouge, et d’un support suspendu et auront accès à la nourriture et à l’eau ad libitum et seront hébergés à plusieurs par cage pour éviter l'isolement. Les animaux seront surveillés quotidiennement. Une grille de décision (points limites) est établie.Les volumes de gavage seront adaptés aux poids des animaux. Les animaux seront habitués à être manipulés avant et pendant toute la durée de l’expérimentation afin de diminuer leur stress lors de la contention et les prélèvements.
Choix des espèces
Les souris utilisées sont issues d’une lignée génétiquement modifiée pour exprimer une protéine fluorescente dans toutes les cellules entéroendocrines. Cette lignée est un modèle particulièrement utile pour l’étude des cellules entéroendocrines, permettant de les trier ou de les distinguer facilement lors de l’analyse des tissus. L’étude portant sur les cellules entéroendocrines matures, des souris adultes (8 à 12 semaines au démarrage du protocole) seront utilisées. Les hormones intestinales et le système digestif de la souris étant très proche de celui de l’Humain, l’utilisation du modèle souris apporte des connaissances généralisables pour la santé humaine.
Compréhension de la relation entre le mucus intestinal et le système myentérique dans la prévention par les acides gras oméga3 de l’hyperperméabilité intestinale induite par l’obésité alimentaire
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
Pour savoir si des souris génétiquement modifiées, dont les tissus sont riches en oméga 3, résistent mieux que les autres à l'obésité provoquée, 96 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Elles passent quatorze semaines sous un régime dont 45 à 60 % des calories viennent des graisses, sont pesées chaque semaine, isolées quelques minutes à trois reprises pour la récolte de crottes, et tuées à la fin par ponction dans le cœur. Le porteur reconnaît que l'excès de poids peut gêner leurs déplacements, leur toilettage et leur accès à l'eau. Il indique avoir défini "un point limite adapté en lien avec l'obésité attendue" sans dire lequel.
Objectifs
Au cours de l’installation de l’obésité alimentaire, la mise en place d’une altération du microbiote intestinal contribue à perturber la fonction barrière de l’intestin. Ces altérations conduisent au passage dans le plasma des lipopolysaccharides des bactéries à Gram négatif de la flore microbienne intestinale et donc à une inflammation chronique. En tant que molécules nutritionnelles thérapeutiques, les acides gras polyinsaturés (AGPI) oméga3 sont connus notamment pour améliorer la fonction barrière intestinale et diminuer la production de molécules pro-inflammatoires lors de l’hyperperméabilité intestinale. Dans ce contexte, nous avons montré que les AGPI oméga3 endogènes tissulaires, chez un modèle murin transgénique, préviennent de l’obésité alimentaire et maintiennent l’imperméabilité intestinale en conservant en autre l’intégrité de la couche de mucus qui tapisse l’intestin. Se faisant, ils protègent ainsi les animaux d’une inflammation chronique de bas grade, ce phénotype étant transférable par le microbiote intestinal. L’obésité alimentaire est également connue pour induire, au niveau intestinal, une altération de la motilité qui est régulée par le système nerveux entérique (SNE). La neuroplasticité induite par des régimes hyperlipidiques inclut ainsi des altérations structurales et fonctionnelles du SNE mais pourrait également affecter le volume, la viscosité et la porosité du mucus. Dans le contexte de lutte contre l’obésité, le SNE constitue ainsi une nouvelle cible d’étude, en particulier dans la compréhension des phénomènes contribuant à la mise en place des altérations de la perméabilité intestinale conduisant à une inflammation chronique. Ainsi, les objectifs de ce projet de thèse sont de décoder la contribution relative des fortes teneurs en AGPI oméga3 tissulaires endogènes chez un modèle de souris transgénique sur le SNE dans un contexte d’inflammation de bas grade induite par une obésité alimentaire en lien avec l’étude des différentes composantes de la perméabilité intestinale, en particulier au niveau de du mucus colique.
Bénéfices attendus
L’obésité est associée à une hyperperméabilité intestinale entrainant le passage des lipopolysaccharides bactériens dans la circulation sanguine, ce qui pourrait être en partie responsable d’une inflammation chronique de bas bruit. Le traitement de l’obésité et de ses désordres métaboliques est donc un enjeu majeur de santé publique ; l’impact de l’alimentation et en particulier des AGPI oméga3 étant une piste privilégiée. Cependant, les études nutritionnelles apportant des AGPI oméga3, tant chez l’homme que le rongeur, présentent de nombreux biais rendant les données existantes peu concluantes. Un modèle de souris transgénique présentant un enrichissement tissulaire endogène en AGPI oméga3 élevé représente donc une alternative de choix dans l’étude de l’impact de ces acides gras sur les désordres métaboliques associés à un régime hyperlipidique inducteur d’obésité. Nous avons montré ce bénéfice sur la prise de poids, l’insulinorésistance périphérique et le maintien de la fonction barrière de l’intestin via la préservation de la composante épithéliale et de la couche de mucus qui le tapisse. L’obésité alimentaire est également connue pour induire, toujours au niveau intestinal, une altération de la motilité qui est régulée par le système nerveux entérique (SNE). La neuroplasticité induite par des régimes hyperlipidiques inclut ainsi des altérations structurales et fonctionnelles du SNE mais pourrait également affecter le volume, la viscosité et la porosité du mucus. Dans le contexte de lutte contre l’obésité, le SNE constitue ainsi une nouvelle cible d’étude, en particulier dans la compréhension des phénomènes contribuant à la mise en place des altérations de la perméabilité intestinale conduisant à une inflammation chronique. Ainsi, dans un contexte d’inflammation de bas grade induite par une obésité alimentaire, décoder la contribution relative des AGPI oméga3 tissulaires endogènes sur le SNE lors des perturbations de la fonction barrière de l’intestin et le lien entre SNE et structuration du mucus qui en particulier hébergent des bactéries commensales d’intérêt pourrait émerger comme un facteur important pour de futures thérapies chez l’homme.
Procédures
Les animaux seront manipulés de façon hebdomadaire afin d’évaluer leur poids. Au départ de la mise sous régime puis aux semaines 8 et 13, des fèces seront collectés (3 à 4 crottes sur une durée d’une dizaine de minutes) Un prélèvement terminal sera effectué à la fin de la semaine 14 via une ponction intracardiaque nécessitant une à deux minutes par animal.
Impact sur les animaux
Le maintien des animaux sous un régime hyperlidique (45 ou 60% kcal de lipides) durant 14 semaines peut être considéré comme une nuisance car l’excès de poids peut provoquer des difficultés de mobilité, de toilettage ou un problème d’accès à l’eau de boisson. Un potentiel stress pourra subvenir lors de la contention des souris effectuée au moment de la pesée ou lors du bref isolement (quelques minutes) permettant la récolte de fèces.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à l’issue du projet afin de réaliser des prélèvements de différents tissus (sang, colon)
Remplacement
Un modèle de souris transgénique dont les tissus sont intrinsèquement riches en AGPI oméga3 est un modèle précieux car cette souris possède un niveau d’enrichissement qui n’existe dans aucun autre modèle murin et qui est non atteignable par des stratégies alimentaires. D’une part, l’ubiquitisme de l’enrichissement tissulaire en AGPI oméga3 et d’autre part les taux tissulaires obtenus rendent impossible le remplacement de ce modèle de souris par des modèles in vitro. De plus, le protocole décrit vise à étudier le SNE du côlon lors de l’altération de la fonction barrière de l’intestin et en particulier lors de la formation du mucus colique par deux niveaux de régimes hyperlipidiques (45 et 60 % kcal de lipides). Il est impossible de complètement modéliser ce processus et ces interactions à travers des approches in vitro. En effet, si la co-culture de cellules entériques gliales et de lignées cellulaires coliques secrétant de mucus pourrait être envisagée, un tel modèle ne permettrait pas de reproduire in vitro la complexité des interactions entre le SNE et ces cellules coliques qui secrètent le mucus, mucus qui apparait bicouche avec une structuration très organisée in vivo. Cette structuration très organisée représente un enjeu essentiel pour le maintien de la perméabilité intestinale et le dialogue entre le SNE, le mucus et le microbiote qui y vit. Enfin, cette étude est menée dans un contexte d’obésité alimentaire. Ce contexte est difficile à modéliser en raison de la complexité des impacts métaboliques observés et de la diversité des approches de régimes utilisés. Cet aspect ne peut donc également pas s’affranchir de l’utilisation d’animaux. Cette étude est donc unique dans l’approche de l’étude de l’impact des AGPI oméga3 sur le SNE et le mucus colique dans un contexte d’obésité alimentaire et de ses pathologies associées.
Réduction
Les effectifs ont été optimisés sur la base des coefficients de variabilité reportés dans la littérature et les différences attendues entre les différents groupes pour les paramètres clés de l’étude. Lors de la conception du protocole expérimental nous avons déterminé le nombre de 8 animaux par groupe nécessaire et suffisant à l'obtention de résultats statistiquement exploitables. De plus, les animaux sont élevés par génotype afin de limiter le nombre d’animaux utilisés. Notre expérience dans le domaine et notre retour statistique des études précédentes nous permettent de valider cette approche. Les statistiques seront réalisées au moyen d’un test statistique approprié.
Raffinement
Les animaux sont maintenus en groupe afin de réduire le stress dû à la captivité. Toutes les souris auront accès à des enrichissements de milieu dans chaque cage, constitués de carré de coton et/ou papier absorbant pour nicher et un tunnel en plastique pour se cacher. Une attention particulière sera également portée à la surveillance de la prise de nourriture et aux comportements liés au stress. Les souris seront habituées au geste de la contention et de la pesée dès leur arrivée en secteur conventionnel et intégration dans le projet. Un point limite adapté en lien avec l’obésité attendue a été défini. Si ce point limite défini est atteint, un arrêt de la souffrance engendrée sera effectué par mise à mort de l’animal après anesthésie profonde puis dislocation cervicale.
Choix des espèces
La détermination de l’impact d’un régime obésogène sur la perméabilité intestinale et la relation entre le SNE et le mucus est primordiale dans notre étude. Cet aspect ne peut s’affranchir de l’utilisation d’animaux afin de mimer au mieux un contexte d’inflammation bas grade induit par l’obésité. Bien que relativement éloignée de l’Homme, l’espèce murine est l’espèce animale de référence dans ce domaine de recherche et la plus utilisée en recherche préclinique avec des données bibliographiques abondantes ce qui diminue le risque de duplication inutile de travaux et veille à réduire au mieux le nombre d’animaux utilisés. Le modèle de souris transgénique utilisé est un modèle précieux qui rend cette étude unique dans l’approche de l’impact des AGPI oméga3 sur la prévention de l’hyperperméabilité intestinale induite par un régime obésogène et le dialogue entre le SNE et le mucus colique. Nous utiliserons des souris âgées de 8 à 12 semaines correspondant à un stade de développement adulte de l’animal, et à un poids supérieur à 20g. En effet, nous nous intéressons à l’obésité et aux conséquences métaboliques associées développées par les jeunes adultes car il a été montré que l’augmentation de l’obésité touche toutes les tranches d’âge mais que la fréquence semble plus élevée dans les tranches 25-34 et 35-44 (de l’ordre de 8% par an). De telles données sur le jeune adulte ont été également confirmées aux Etats-Unis et récemment en France. De plus, les études précédentes au laboratoire mettant en évidence la transmission de la résistance partielle de l’induction de l’obésité alimentaire par le microbiote de souris fat-1 à des souris sauvages a porté sur l’animal jeune adulte. Nous souhaitons pouvoir inscrire ces nouvelles expérimentations dans notre objectif thématique plus global.