Système gastrointestinal

Vingt-cinq souris dites "inconnues", utilisées comme partenaires sociales dans un test de sociabilité, sont gardées vivantes et remises en circulation dans l'animalerie. Les 264 autres sont tuées, dans un projet où 289 souris subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Gavées trois fois par semaine de vésicules issues du microbiote intestinal de personnes autistes, elles passent trois jours de tests de locomotion, d'interactions sociales, de gestes répétés et d'anxiété, puis une sonde introduite dans le rectum mesure leur sensibilité colique. Le porteur affirme que le lien entre intestin et cerveau ne peut s'étudier aujourd'hui que sur un modèle animal, alors qu'il décrit par ailleurs des travaux préalables menés sur cultures de neurones intestinaux et sur intestins isolés.

Objectifs

L’autisme regroupe un ensemble de troubles neurodéveloppementaux caractérisés par des déficits dans les interactions sociales et des centres d’intérêts restreints et répétitifs. Outre ces symptômes comportementaux, une grande majorité de personnes autistes (environ 70%) souffrent de symptômes digestifs, diarrhée, constipation, ballonnement, douleur abdominale. La corrélation entre la sévérite des symptômes digestifs et des troubles comportementaux souligne l'importance de l'intestin dans l’autisme. Ceci suggère également des mécanismes communs dans les dysfonctions des neurones de l'intestin (système nerveux entérique) qui régulent les fonctions digestives et ceux du cerveau. Un cofacteur important dans l’autisme est le microbiote intestinal. En effet, des modifications de la composition du microbiote intestinal ont été décrites chez les patients autistes par rapport à des sujets témoins. Des études fonctionnelles visant à déterminer l’impact de ces modifications ont montré que le transfert de microbiote humain provenant de sujets autistes chez la souris induisait des symptômes digestifs et comportementaux de l’autisme. Cependant, les mécanismes sous-jacents à ces effets sont encore inconnus, mais pourraient impliquer des vésicules extracellulaires. Les vésicules extracellulaires sont produites et libérées par tous types cellulaires, incluant les bactéries, et transportent des molécules signalétiques pouvant agir à la fois sur l’intestin et le cerveau. L’hypothèse du projet est que les vésicules extracellulaires produites par le microbiote intestinal altéré des autistes contribuent aux dysfonctions digestives et cérébrales. Le premier objectif est donc d’étudier la capacité des vésicules extracellulaires produites par le microbiote à induire chez la souris des symptômes digestifs et comportementaux pertinents de l’autisme. Nos données préliminaires obtenues in vitro montrent que les vésicules extracellulaires isolées à partir de selles de patients autistes augmentent l'expression d’une enzyme neuronale responsable de la libération du nitric oxide, un neurotransmetteur clé du système nerveux entérique et du cerveau, dont les voies de signalisation sont perturbées dans l’autisme. Ainsi, le 2e objectif sera d'explorer la contribution de cette voie de signalisation dans les effets induits chez la souris par les vésicules extracellulaires. Ce projet apportera des éléments novateurs dans la compréhension des mécanismes physiopathologiques de l’autisme.

Bénéfices attendus

L’autisme touchent environ 1% de la population mondiale et est en constante augmentation. Un frein pour le développement d’approche thérapeutique résulte d’un manque de connaissances des mécanismes physiopathologiques impliqués dans les troubles digestifs dans l’autisme. Bien que plusieurs éléments récents indiquent que des altérations du microbiote intestinal représentent un facteur important pouvant contribuer à l’autisme, les médiateurs impliqués dans les interactions entre le microbiote intestinal et les organes cibles de l’autisme, l’intestin et le cerveau, sont encore largement inconnus. En ciblant les vésicules extracellulaires, ce projet vise à mieux comprendre dans l’autisme les mécanismes d’interaction entre le microbiote intestinal d’une part, et l’intestin et le cerveau d’autre part. De plus, ce projet permettra d’identifier la voie nitrergique (neurotransmetteur nitric oxide) de l’hôte comme une cible potentielle des vésicules extracellulaires dérivées du microbiote de patients autiste. La voie nitrergique ayant été précédemment identifiée comme altérée dans l’autisme, ce projet permettra de proposer un mécanisme reliant l’altération du microbiote intestinal de patients autiste avec les dysfonctions digestives et cérébrales. Cette étude présente un intérêt non seulement pour la compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués dans l’autisme, mais également dans la perspective d’un traitement thérapeutique basé sur l’utilisation de vésicules extracellulaires comme postbiotiques.

Procédures

Pour chaque procédure, lors des études comportementales et fonctionnelles digestives, nous réaliserons : - Un gavage sera réalisé 3 fois par semaine (un jour sur deux) avec une solution de vésicules extracellulaires (2min). - Injection d'un traitement visant à inhiber la signalisation nitrergique, une fois par jours pendant 7 jours (2min). - Des tests comportementaux sur 3 jours seront effectués sur les souris : Jour 1: un test mesurant la locomotion des souris de 15min et un test mesurant les interactions sociales de 35min. Jour 2: un test mesurant les gestes répétés de 15min et un test mesurant l’anxiété de 15min. Jour 3: un prélèvement d’un échantillon de sang à la base de la queue - un prélèvement des selles tous les ¼ d’heure sur 2 heures. - un test permettant de mesurer la sensibilité colique par une petite sonde introduite dans le rectum (30min).

Impact sur les animaux

Les nuisances et effets indésirables attendues sur les souris sont faibles. Cependant, du stress et de la douleur peuvent être générés par les différentes procédures expérimentales (gavage, prélèvements de sang ou tests comportementaux). Par ailleurs, l’administration de vésicules extracellulaires et de métabolites bactériens de patients avec troubles digestifs sont susceptibles d’induire chez la souris des douleurs abdominales et des troubles gastro-intestinaux. Tous ces signes seront observés quotidiennement au cours du traitement.

Devenir

A l’issue de chaque procédure, tous les animaux seront mis à mort, sauf les 25 souris dites « inconnues » utilisées pour le test des 3 chambres seront gardées en vie et réutilisées au sein de l'animalerie. Pour les souris mise à mort, les intestins et le cerveau seront prélevés et des mesures ex vivo de motricité colique et de perméabilité colique seront effectuées ainsi que des analyses supplémentaires de biochimie (protéines, tissus et ADN pour mesurer des marqueurs de neurones) et des marquages immunohistochimiques

Remplacement

L’étude du lien entre les systèmes nerveux central et entérique, dans un contexte de neurodéveloppement physiopathologique, nécessite une étude comportementale qui ne peut, à ce jour, se réaliser que sur un modèle animal. De plus, notre étude sur l’autisme mettant en jeu différents systèmes cellulaires (neurones de l’intestin, neurones du cerveau, microbiote intestinal...) dont la complexité d’interaction ne peut être modélisée seulement par une approche in vitro, justifie l’utilisation de modèles animaux afin de disséquer la complexité d’interaction des acteurs impliqués et d’identifier les mécanismes sous-jacents associés.

Réduction

Les travaux réalisés in vitro sur des cultures de neurones de l’intestin et ex vivo sur des intestins isolés nous ont permis de mettre en évidence que les vésicules extracellulaires provenant de selles humaines ont une bioactivité sur les neurones entériques et de réduire significativement le nombre d’animaux qu’il aurait fallu pour examiner les effets potentiellement sur le système nerveux entérique. Parallèlement, des expérimentations similaires menés chez des modèles animaux au cours de projets antérieurs nous ont permis de faire des calculs de puissance statistique et ainsi de sélectionner le nombre minimum d’animaux par groupe pour avoir une significativité avec une erreur de 0,05 et une puissance de 80%.

Raffinement

Le bien-être animal sera pris en compte tout au long de l’expérimentation. Nous recevrons les souriceaux une semaine avant le début du traitement. Les animaux seront hébergés collectivement (max 5) dans des cages avec frisottis et tunnels ou dômes plastiques transparents rouges. L’évaluation des animaux sera effectuée selon des critères définis (poids, apparence physique (pelage, posture), activité, comportement, fréquence respiratoire). Le poids et l’état d’hydratation seront surveillés 3 fois par semaine. Pour l’ensemble des procédures, des points limites sont mis en place

Choix des espèces

Une de nos études préliminaires a montré que l’administration du microbiote intestinal des patients autistes de cette même cohorte induisait des troubles gastro-intestinaux chez la souris. Le but ici est de déterminer si les effets observés impliquent les vésicules extracellulaires du microbiote intestinal dans ce même modèle. Les souris seront réceptionnées à l’animalerie juste après le sevrage (21/22 jours) et gardées une semaine en acclimatation avant le début des gavages. Ce stade correspond à un stage enfant/adolescent cohérant avec le fait que l’autisme est une pathologie du neurodéveloppement. Par ailleurs, le système nerveux entérique étant encore plastique pendant la période de l’enfance et adolescence, étudier l’impact des vésicules extracellulaires sur le remodelage du système nerveux entérique est plus pertinent à ce stade du développement.

Six heures de jeûne, une laparotomie, une ligature de l'œsophage et la pose d'un cathéter dans le canal biliaire : 60 souris génétiquement modifiées vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tuées sous anesthésie à la fin de l'intervention pour prélever leurs organes. L'opération mesure les sécrétions du pancréas et de la bile chez des souris privées du récepteur CD36 dans les papilles gustatives, pour préciser le rôle du "goût du gras" dans la préparation de la digestion. Le bénéfice annoncé à court terme se limite à la description de cette nouvelle lignée, qui pourra ensuite servir de modèle pour d'autres questions. Le choix de l'espèce tient à la lignée elle-même, le porteur écrivant que ce modèle génétiquement modifié n'existe que chez la souris, ce qui le rend selon lui "indispensable".

Objectifs

Il a été rapporté que le goût du gras représente une sixième modalité gustative aux côtés du sucré, du salé, de l'amer, de l'acide et de l'umami. C’est plus précisément les récepteurs gustatifs, exprimés par les cellules des bourgeons du goût (de type 1, 2, et 3) qui permettent la détection des saveurs. Les récepteurs de lipides (CD36, GPR120) exprimés dans les papilles gustatives sont responsables non seulement de la perception lipidique mais également du renforcement de la préférence alimentaire pour les repas riches en gras. Le signal gustatif est transmis au cerveau par les nerfs gustatifs, conduisant à une augmentation des sécrétions digestives préparant le corps à l'arrivée des aliments. On parle alors de l’axe langue – cerveau – intestin. Les études réalisées chez les souris n’exprimant pas CD36 ont démontré qu’elles perdent la perception du goût du gras, due à une altération de l’axe langue – cerveau – intestin, avec notamment une diminution des sécrétions digestives déclenchées lors d’une application linguale de lipides. Comme CD36 est exprimé dans plusieurs tissus et organes, il a été difficile de déterminer chez ces souris, le rôle oral dans les effets observés. Ainsi, des souris génétiquement modifiées qui n’expriment pas CD36 uniquement dans les papilles gustatives ont été générées. Le but de ce projet est d’étudier le rôle de CD36 lingual dans l’activation des sécrétions digestives chez les souris qui n’expriment pas CD36 dans les papilles gustatives.

Bénéfices attendus

A court terme, ce projet permettra la description d’une nouvelle souche de souris génétiquement modifiées qui n’exprime pas le récepteur CD36 dans les papilles gustatives et qui pourra donc servir de modèle animal pour de nouvelles questions sur l’expression de CD36 et le « gout du gras ».

Procédures

L’ensemble des souris sera nourri avec un régime standard et sera pesé de façon hebdomadaire. Six heures avant la manipulation, les souris seront mises à jeun (de nourriture seulement). Lors de la manipulation, une injection sous-cutanée d’analgésiant puis une injection intrapéritonéale d’anesthésiant seront effectuées. Un anesthésique local sera également appliqué. Les souris endormies seront tondues au niveau de l’abdomen. Une laparotomie, une ligature de l’œsophage et cathétérisation du canal biliaire seront réalisés sous anesthésie générale. Un prélèvement sanguin intracardiaque (sous anesthésie toujours) sera réalisé puis les souris seront mises à mort (toujours anesthésiées). Après euthanasie, les organes d’intérêt seront prélevés.

Impact sur les animaux

Le projet requiert de mettre à jeun les souris pendant 6 heures (phase diurne) avant la procédure chirurgicale ce qui peut engendrer un stress pour les animaux, ils auront toutefois un accès ad libitum au biberon d’eau pendant cette période. Les animaux peuvent subir une peur des suites de la contention nécessaire pour les injections sous-cutanées (analgésiques) et intrapéritonéales (anesthésiques). Une douleur est également à prévoir lors de cette injection sous-cutanée et lors de cette injection intrapéritonéale.

Devenir

Les animaux seront mis à mort pour réaliser des prélèvements d’organes.

Remplacement

La sécrétion pancréato-biliaire est une étude faisant intervenir une communication inter-organes ainsi qu’une sécrétion pancréatique in vivo. C’est un paramètre métabolique qui ne peut s’étudier que sur des animaux vivants, ceci expliquant la nécessité de toute la partie expérimentation in vivo. Ainsi, aucun modèle cellulaire ne peut être utilisé pour substituer l’utilisation de modèles animaux

Réduction

L’utilisation de lignées cellulaires in vitro nous a permis de réduire le nombre d’animaux dont nous aurions initialement eu besoin pour les études mécanistiques. Le nombre d’animaux nécessaire à cette étude correspondra au nombre minimum permettant une étude statistique valable . Ainsi, après estimation confirmée, la taille des groupes minimale est de 15 animaux.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en groupes dans les conditions habituelles de l’animalerie, le calme sera maintenu tant que possible dans la salle d’hébergement et une visite quotidienne sera réalisée. Pour le bien être des souris, du matériel d’enrichissement permettant la construction de nid sera fourni en permanence avec un accès libre à la nourriture et la boisson. De plus, habituer les souris à la contention permettra de diminuer le stress induit par le geste. Pour maximiser l’asepsie, plusieurs précautions seront prises, notamment la tenue du manipulateur, la désinfection des surfaces, l’utilisation d'un champ stérile, la stérilisation des outils de dissection, la tonte de la zone d’incision et la désinfection de la peau.

Choix des espèces

Du point de vue scientifique, la souris reste le modèle de choix qui est assez documenté sur la phase post-ingestive et le comportement alimentaire. Bien que techniquement plus difficile que l’utilisation du rat, notre modèle animal génétiquement modifié est réalisé seulement chez la souris, c’est pourquoi ce modèle est indispensable. D’un point de vue technique, la disponibilité des outils contribue au choix de modèle de souris. De plus, l’élevage et l’induction de la modification génétique étant plus facile sur les souris, cette espèce est un modèle de choix quant à notre étude.

2 816 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, chacune pouvant passer de huit à vingt-quatre semaines sous régime gras pour développer obésité et diabète, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Certaines sont irradiées puis greffées de moelle osseuse, d'autres placées seules en cage sept jours, immobilisées deux à cinq minutes dans un tube pour mesurer leur graisse corporelle, ou laissées une nuit sur une grille pour récupérer leurs fèces. Le porteur reconnaît que les injections intrapéritonéales répétées pourraient provoquer une péritonite et que les gavages peuvent causer des microlésions. Le projet ne teste aucun traitement et vise à comprendre le rôle des macrophages du foie, quand l'atteinte des souris, elle, est acquise dès la mise au régime.

Objectifs

Les macrophages sont des cellules du système immunitaire présents dans tous les tissus. Ils participent au maintien de l’organisme en éliminant notamment les cellules mortes ou bien des pathogènes (bactéries, virus). Ces cellules ont toutefois été aussi fortement impliquées dans un grand nombre de maladies dites chroniques, où on leur prête bien souvent un rôle délétère, et notamment dans la maladie du foie gras (NAFLD), l’athérosclérose (maladie des artères à l’origine des infarctus du myocarde) ou bien dans le tissu adipeux chez les individus avec surcharge pondérale (obésité) et diabète. Les macrophages sont des cellules très diverses qui sont fortement influencées par le tissu où elles résident et leur environnement, notamment en conditions pathologiques. Notre projet vise à mieux définir le rôle des macrophages du foie dans le développement des pathologies dites cardio-métaboliques (hyperlipémie, maladie du foie gras (NAFLD), obésité). Pour reproduire les différents contextes pathologiques, des modèles animaux seront nourris avec différents types de régimes alimentaires qui favoriseront la survenue d'obésité, de la NAFLD ou bien encore de l'hypercholestérolémie (facteur de risque majeur de l’athérosclérose). Certains traitements pourront aussi être conduits sur les animaux pour modéliser un aspect bien précis de l’évolution pathologique de la NAFLD, à savoir la fibrose du foie. En modifiant, la fonction de ces macrophages, leur capacité à survivre ou bien même en éliminant ces cellules du foie de manière momentanée ou durablement, nous essaierons de comprendre leurs rôles et l’importance de leur diversité (origine, activation) dans le contexte de la pathologie et comment ces cellules peuvent influencer le développement des maladies cardio-métaboliques.

Bénéfices attendus

La prévalence des maladies métaboliques, comme l’obésité, a augmenté à un rythme exponentiel au cours des dernières décennies. Il est important de noter qu'en plus d'avoir ses propres comorbidités, l'obésité a un impact considérable sur la santé d'un patient et augmente sa susceptibilité à d'autres conditions, comme le cancer. Les comorbidités reconnues depuis longtemps de l’obésité comprennent la résistance à l’insuline et le diabète de type 2, l’hypertension, la dyslipidémie, les maladies cardiovasculaires et la stéatose hépatique. Il est à noter que la stéatose hépatique non alcoolique (NAFLD) soit également un facteur de risque indépendant majeur pour le développement de maladies cardiovasculaires, notamment l’athérosclérose. Il existe de plus en plus de preuves d’une association étroite entre l’obésité et la NAFLD, et une attention considérable de la recherche est désormais portée sur cette association en raison de la prévalence croissante de la NAFLD et de sa capacité à évoluer vers un dysfonctionnement et une insuffisance hépatique. Le fardeau de la NAFLD devrait augmenter et les projections actuelles estiment que, d’ici 2030, plus de 300 millions de personnes développeront la NAFLD en Chine, plus de 100 millions aux États-Unis et 15 à 20 millions dans les principaux pays européens. Les coûts économiques actuels associés à la NAFLD et à ses comorbidités sont extrêmement élevés. Ainsi, de gros efforts sont en cours pour développer des traitements innovants pour lutter contre cette maladie, pour laquelle il n’existe actuellement aucun traitement approuvé. Dans ce contexte, ce projet vise à mieux comprendre le rôle et l’importance que jouent les macrophages (origine, quantité tissulaire, activation) dans le développement de ces pathologies dites cardio-métaboliques (hyperlipémie, maladie du foie gras ou NAFLD, obésité).

Procédures

Les animaux seront nourris avec différents types de régimes riches en graisses de 8 à 24 semaines pour les faire grossir et développer un diabète. Ils pourront également être nourris en alternance avec un régime riche en graisses ou avec un régime normal. Ils pourront être mis à jeun pendant quelques heures, recevoir un gavage ou une injection et subir 1 ou 2 tests de 2 heures avec quelques petites prises de sang sur animal vigile pour évaluer leur diabète. Les animaux pourront être anesthésiés et recevoir une injection en intra-veineux (durée de quelques minutes) une seule fois. Certains animaux pourront avoir deux prises de sang (vigile, une minute de contention) à quelques jours ou quelques semaines d’écart. Certains animaux pourront être placés dans un tube ou dans un compartiment d’une boite avec restriction de mouvements pendant 2 à 5 mins pour mesurer leur graisse corporelle. Certains animaux pourront être placés seuls dans une cage de dimension normale pendant 7 jours (isolement des animaux avec contact visuel et olfactif avec ses congénères) pour évaluer leur état général et leur niveau d’activité. Certains animaux recevront des traitements par injection de molécules (une seule fois ou deux fois par semaine pendant 6 semaines) ou par addition de molécules dans la nourriture pour induire des perturbations hépatiques. Certains animaux pourront être irradiés quelques minutes et subir une greffe de moelle osseuse immédiatement après par injection sous anesthésie (durée quelques minutes) pour étudier les cellules de leur moelle osseuse. Certains animaux pourront être placés sur une grille déposée sur le sol de leur cage pendant une nuit pour récupérer leur fèces. Tous les animaux seront euthanasiés en fin de procédure.

Impact sur les animaux

Les prélèvements pour génotypage pourront induire une douleur légère et de courte durée. Les animaux nourris avec les régimes riches en graisses présenteront une prise de poids importante pouvant modifier leur mobilité avec diminution de leur activité quotidienne. La composition de ces régimes riches en graisses les rend plus mous et pourrait favoriser une pousse des dents plus importantes. Les contentions de courtes durées, les administrations par gavage, les injections et les prélèvements sanguins sur animal vigile nécessaires aux différents tests pourront être sources de stress et d’inconfort pour l’animal. Les injections intra-péritonéales répétées pourraient induire un risque de péritonite. De façon rare, les gavages pourront induire des microlésions ou des irritations. Certains tests pourront également induire un stress pour les animaux en raison d’une courte période de mise à jeun. Les mesures de composition corporelle (mouvements limités dans un tube pendant 2 mins) pourront être source de stress et d’inconfort pour l’animal. Les courtes anesthésies gazeuses pour les injections intra-veineuses pourront engendrer un stress thermique et les injections une douleur temporaire au réveil. Certaines injections ou administration de molécules pourront induire une inflammation temporaire, être source d’inconfort pendant 1 à 2 jours, et s'accompagner parfois d'une perte de poids. L’isolement (une nuit) sur grille pour la récupération des fèces pourront induire un stress. Les animaux irradiés (doses modérées) pourront être stressés au cours de l’irradiation par restriction de leur mouvement (durée 5 mins) dans une petite boîte.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés en fin de procédure pour réaliser l'analyse de leurs tissus post-mortem.

Remplacement

L’animal dans son intégrité est nécessaire pour étudier les acteurs cellulaires pouvant orienter le développement des pathologies cardio-métaboliques (hyperlipémie, maladie du foie gras, obésité). Nous avons besoin d’étudier spécifiquement l’influence de l’inactivation de certains gènes dans nos cellules d’intérêt, et d'étudier les conséquences dans le développement de la maladie. Il n’est pas possible de recréer in vitro la complexité d’un organisme entier avec tous les acteurs cellulaires qui rentrent en jeu et la répercussion de leur activité sur le fonctionnement du tissu.

Réduction

Un total de 2816 souris sera nécessaire pour la mise en œuvre de ce projet. La taille des groupes expérimentaux est optimisée de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés pour le projet, tout en conservant une puissance statistique suffisante pour pouvoir obtenir des résultats significatifs et reproductibles. Sur la base de notre d’expérience utilisant des approches similaires et à l’aide d’un calcul de puissance, nous estimons que 2 lots de 8 animaux par condition seront suffisants pour obtenir des résultats statistiquement significatifs. Pour certaines expériences mâles et femelles seront étudiés séparément car les réponses tissulaires peuvent différer selon le sexe de l’animal. Toutefois, pour certaines études les mâles seront préférentiellement utilisés. Les femelles générées seront alors utilisées pour d'autres expériences, permettant de réduire le nombre d’animaux. A l'issue des expérimentations, nous adapterons chaque test statistique en fonction du type de résultats et d’analyse à effectuer. Dans la mesure du possible, les groupes expérimentaux partageant un même groupe contrôle seront analysés en parallèle afin de limiter le nombre d’animaux requis pour l'étude.

Raffinement

Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation, les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum. Les animaux sont hébergés en groupe sociaux dans les conditions standard d'animaleries EOPS (exempte d'organismes pathogènes spécifiques) avec hébergement en portoirs ventilés, avec respect des cycles jour et nuit de 12h, un contrôle de l’hygrométrie et de la température comprise entre 20 et 24 degrés. Les changes litière et de nourriture sont effectués de façon hebdomadaire avec surveillance quotidienne par le personnel de l’animalerie. Les souris disposeront de lanières de papier kraft, favorisant la nidification et diminuant ainsi leur stress. Si des males se battent ou se blessent, ils seront immédiatement pris en charge avec l’avis de la SBEA (Structure chargée du Bien Etre des Animaux) et ou du vétérinaire de l’établissement utilisateur. Une solution la plus adaptée et la moins contraignante pour les animaux sera recherchée (enrichissement supplémentaire si l’isolement est validé, possibilité de rassemblement, etc.). Nous nous efforçons à chaque instant de raffiner nos procédures afin de garantir le bien-être des animaux en cours de procédure grâce à une surveillance attentive (point limite) et des soins adaptés (anesthésie, analgésie). Après transfert des animaux des zones d’élevages, les animaux seront acclimatés à l’animalerie pendant 1 à 2 semaines et habitués à être manipulés afin de réduire leur stress. Pour toutes les procédures, les injections, les administrations de molécules ou les prélèvements sanguins seront réalisées par une personne en charge de l'étude, habilitée à réaliser les expérimentations sur ce modèle, maîtrisant le geste et avec un matériel adapté afin de réduire le stress et la douleur des animaux. Pour les procédures où une douleur est attendue, les animaux seront suivis quotidiennement. Des points limites ont été établis sur la base de précédentes études sur ce type de modèles expérimentaux. Les mesures appropriées seront mises en œuvre selon les observations réalisées (analgésique, soins, etc.) et la SBEA et,ou le vétérinaire pourra être sollicité, le cas échéant. Si des points limites définis en amont sont atteints, les animaux en souffrance seront immédiatement euthanasiés.

Choix des espèces

La souris est la seule espèce de mammifère pour laquelle des invalidations géniques et spécifiques de certains tissus et cellules peuvent être facilement réalisées. De plus, de nombreuses lignées ont déjà été développées et sont donc disponibles pour les chercheurs. La physiologie murine est proche de celle de l’Homme, justifiant ainsi l’utilisation de cette espèce à des fins de recherche thérapeutique en médecine humaine. L’expression des maladies cardio-métaboliques est par ailleurs assez bien reproduite dans le modèle murin avec un recul expérimental de plusieurs décennies à travers le monde. Les animaux utilisés devront avoir atteint la maturité sexuelle et être de jeunes adultes au début des expérimentation. Ils seront donc utilisés à partir de l’âge de 8 semaines.

Pour tester si la perte d'action de l'insuline dans l'intestin fragilise la barrière intestinale, 816 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Selon les groupes, chaque souris subit un jeûne de quatorze heures, de deux à neuf contentions de trente secondes pour jusqu'à sept gavages, un prélèvement de sang et une ou deux injections, le prélèvement final se faisant sous anesthésie. Le porteur envisage, dans les modèles d'inflammation ou d'infection intestinale, des poils hérissés, une léthargie, une ataxie, des tremblements, des diarrhées et des saignements rectaux. Le bénéfice annoncé, concevoir des stratégies préventives et thérapeutiques, reste une hypothèse, là où les jeûnes et les gavages sont déjà planifiés.

Objectifs

L’intestin exerce trois fonctions principales, qui sont cruciales pour le maintien de l’homéostasie : i) la digestion et l’absorption des nutriments ii) la production de messages circulants et iii) un rôle de barrière contre l'entrée de substances toxiques ou de micro-organismes dans le corps. Bien que la perte d'étanchéité intestinale et le passage consécutif de produits bactériens dans le sang aient été proposées comme un des facteurs participant à l'inflammation chronique qui accompagne l'obésité et le diabète, les mécanismes à l’origine des défauts d’intégrité intestinale lors de ces pathologies demeurent mal compris. Dans ce contexte, l’objectif de ce projet est d’évaluer si la perte d'action de l’insuline, une caractéristique du diabète, conduit à une altération de la fonction barrière de l'intestin et une susceptibilité accrue à l'inflammation intestinale.

Bénéfices attendus

Le bénéfice attendu de ce projet est la mise en évidence que la perte d'action intestinale de l'insuline contribue à l'hyperperméabilité et au risque accru d'inflammation ou d'infection intestinales au cours du diabète. Ce projet identifiera à la fois les cellules cibles impliquées et les mécanismes intracellulaires permettant l'action de l'insuline dans l'épithélium intestinal, ce qui est essentiel pour la conception de stratégies préventives et thérapeutiques.

Procédures

Sur animaux vigiles : 240 animaux (1 mise a jeun de 14h, 2 à 7 contentions de 30 secondes pour 0 à 5 gavages de produit, 1 prélèvement de sang et 1 injection de produit), 216 animaux (1 mise a jeun de 14h, 3 à 8 contentions de 30 secondes pour 0 à 5 gavages de produit, 1 prélèvement de sang et 2 injections de produit), 144 animaux (2 mises à jeun de 4h, 1 mise a jeun de 14h, 4 à 9 contentions de 30 secondes pour 2 à 7 gavages de produit, 1 prélèvement de sang et 1 injection de produit), 216 animaux (1 mise à jeun de 4h, 1 mise a jeun de 14h, 3 à 8 contentions de 30 secondes pour 1 à 6 gavages de produit, 1 prélèvement de sang et 1 injection de produit). Sur animaux anesthésiés : 816 animaux (un prélèvement sanguin, 30 secondes par souris).

Impact sur les animaux

Aucune des lignées d'animaux génétiquement modifiés ne présente de caractère dommageable. Il y a un stress lors de l’anesthésie, de la contention et des injections. Concernant les modèles d'inflammation intestinale ou d’infection par un pathogène intestinal, l’apparition de signes généraux de souffrances (tels que poils ébouriffés ou hérissés, perte de poids, écoulement des yeux, léthargie, dos courbé, ataxie, tremblement, diarrhées et saignements rectaux) est envisageable.

Devenir

Les animaux seront mis à mort en vu de prélevements de sang et d'organes pour des analyses ultérieures.

Remplacement

Les modèles animaux seront développés dans le but d'obtenir des modèles de pathologies métaboliques (diabète) et inflammatoires (inflammation intestinale, infections entériques), qui reposent sur des phénomènes complexes et faisant intervenir de nombreux dialogues inter-organes. Ces modèles seront utilisés quand les questions soulevées par le projet ne pourront pas être résolues par des systèmes de culture in vitro car ils permettent d'obtenir une représentation de systèmes biologiques impossibles à étudier directement chez l'Homme. Cependant, dans des études préliminaires, nous avons utilisé des systèmes de culture à partir de fragments intestinaux pour démontrer que la perte d'action de l'insuline altère certaines fonctions propres à l'épithélium intestinal.

Réduction

L'étude statistique permettant de calculer au plus juste le nombre d'animaux sera réalisée avec un logiciel approprié. La "significativité" des résultats sera évaluée par des tests adaptés à la comparaison de deux groupes ou plus. De plus, pour caractériser la réponse de l’intestin à l’insuline, nous avons utilisé une technique qui nécessitant pas de traitement sur animaux vigiles et permettant d’étudier plusieurs parties de l’intestin et l'effet de plusieurs traitements à partir d’une seule souris, réduisant ainsi considérablement le nombre de souris.

Raffinement

La durée et dose des traitements seront réalisées selon les protocoles préétablis. Les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum. Le milieu est enrichi à l’aide de coton de nidification et de petite maison. Nous nous efforçons à chaque instant de raffiner nos procédures (analgésiques, anesthésiques) afin de garantir le bien-être des animaux en cours de procédure grâce à une surveillance attentive et des soins adaptés. L’application des points limites établis (apparence, mobilité, comportement, changement de poids, suivi post- opératoire) pour chaque procédure de ce projet sera effectué.

Choix des espèces

La souris est un modèle de choix pour les études ayant attrait à la caractérisation de pathologies métaboliques et inflammatoires. Seule cette espèce possède des modèles présentant une délétion spécifique du récepteur de l'insuline dans des tissus d’intérêt, permettant ainsi la caractérisation de l'action de l'insuline au cours de ces pathologies. Les souris utilisées seront âgées de 8 semaines. Nous avons choisi de travailler sur des souris adultes afin qu’elles aient un tractus intestinal totalement mature.

Rendues malades d'une colite hémorragique par un produit administré une semaine durant, ou d'un lupus par une injection de pristane dans la membrane entourant l'intestin, 1 080 souris seront toutes tuées, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Le lupus se déclare huit semaines après l'injection, et des prélèvements sanguins sont réalisés chaque mois sous anesthésie, pour évaluer deux molécules mises au point par l'équipe. Le porteur décrit une injection qui "n'induit peu d'inconfort et de douleur", puis annonce que certaines souris développeront des atteintes pulmonaires sévères et seront tuées en détresse. Il conclut que l'essai préclinique sur des souris récapitulant les manifestations humaines est "indispensable" avant tout essai chez les patients.

Objectifs

La Rectocolite hémorragique (RCH) est une maladie inflammatoire digestive sévère dont les causes sont mal comprises. De plus, cette pathologie peut être caractérisée par une résistance du traitement. Le lupus érythémateux systémique (LES) est une maladie auto-immune pouvant engendrer des atteintes cutanées, rénales, articulaire et vasculaire dont les cause ne sont pas encore bien comprise. De plus, les traitements actuellement disponibles ne permettent que de partiellement contrôler la pathologie. C'est pour ces raisons que le développement de nouveaux outils thérapeutiques tant pour le LES que pour la RCH est nécessaire pour une meilleure prise en charge des patients. De nouveaux mécanismes pathologiques communes à ces deux pathologies ont récemment été décrit et nous avons développé de nouvelles molécules afin de réguler ces mécanismes pathogéniques et de diminuer les atteintes d'organes. Les objectifs de ce travail seront donc d'évaluer le pouvoir thérapeutique des deux molécules développées par notre équipe et de les comparer aux traitements de référence ou en combinaison avec ces derniers pour amplifier leurs effets. Ces thérapeutiques étant nouvelles, et nécessitent une validation préclinique avant le passage éventuel chez l’homme.

Bénéfices attendus

Les thérapeutiques actuellement disponibles pour les patients atteints de recto-colite hémorragique (RCH) ainsi que celles disponibles pour le lupus érythémateux systémique (LES) sont imparfait. En effet certains patients peuvent être résistant au traitement, de plus ces derniers peuvent aussi engendrer de lourds effets indésirables. En partant de ce constat, notre équipe essaye de développer de nouveaux outils thérapeutiques en rapport avec les derniers avancés sur la compréhension de la physiopathologie de ces deux maladies. Avant tout, essaie sur les patients l'essai pré-clinique sur des modèles murins permettant de récapituler les manifestations cliniques humaines est indispensable. Le bénéfice attendu à long terme est donc la génération de nouvelles molécules thérapeutiques pour traiter la RCH et le LES.

Procédures

Le modèle de colite induit en 1 semaines est utilisé pour cette étude est largement validé et utilisé dans la littérature engendrant de l'irritation et inflammation au niveau intestinal. La sensibilité des animaux a la maladie peut varier selon les individus et la détérioration de l’état général peut être plus rapide chez certains. Le poids et l’état général seront donc surveillés quotidiennement pendant la durée du traitement. Il est admis que si l’animal perd plus de 20% du poids du corps, il doit être euthanasié plus rapidement que prévu. Pour les prélèvements sanguins, les souris seront anesthésiées pendant 2 minutes le temps du prélèvement pour limiter leur inconfort. Le modèle murin de lupus est induit par une injection rapide durant moins de 30 secondes au niveau de la membrane entourant l'intestin, ce type d'injection est classique et n'induit peu d'inconfort et de douleur. La maladie lupique est induite a partir de 8 semaines après l'injection.

Impact sur les animaux

Le modèle de colite utilisé pour cette étude est largement validé et utilisé dans la littérature engendrant de l'irritation et inflammation au niveau intestinal. La sensibilité des animaux a la maladie peut varier selon les individus et la détérioration de l’état général peut être plus rapide chez certains. Le poids et l’état général seront donc surveillés quotidiennement pendant la durée du traitement. Il est admis que si l’animal perd plus de 20 % du poids du corps, il doit être euthanasié plus rapidement que prévu. Le modèle murin de lupus induit par le pristane est un modèle validé, certains animaux peuvent développer dans les premières semaines des atteintes pulmonaires sévères, mais ces souris vont rapidement être reconnu comme étant en détresse et seront rapidement euthanasié afin de limiter le plus possible la durée de leur detresse. Les animaux qui n'auront pas développé d'atteinte pulmonaire vont progressivement avoir une légère détérioration de leur fonction rénale.

Devenir

Tous les animaux utilisé seront euthanasié conformément à l'annexe IV de la directive 2010/63/CE. Cette mise a mort des animaux est neccesaire afin d'évaluer les paramétres immunologiques et l'évolution de la pathologie en fonction des différents traitements.

Remplacement

Il n’existe pas de méthode alternative à ce projet car seul un modèle murin récapitulant les éléments de la physiopathologie observée chez l’homme peut apporter la preuve de l’intérêt d’un traitement ciblant GPX4 ou le s- CD95L dans la RCH et le LES. Les conclusions recherchées ne peuvent pas être obtenues par des modèles alternatifs in vitro, in silico ou ex vivo.

Réduction

Le nombre d’animaux nécessaires par lot ainsi que le nombre d’itérations expérimentales a été déterminé statistiquement comme étant le nombre minimum d'animaux pour réaliser des tests statistiques robustes et permettant de conclure quant à l'efficacité thérapeuque de nos molécules.

Raffinement

1. Hébergement: les animaux sont hébergés dans des conditions veillant au respect du bien-être (en fratrie) et avec un milieu enrichi afin de limiter leur stress. Les animaux sont suivis quotidiennement afin de détecter tout inconfort ou souffrance, perte de poids trop importante. Une étroite collaboration entre le personnel de l'animalerie et notre équipe d'expérimentateurs, permet d'intervenir immédiatement sur les animaux en cas de nécessité. 2. Contention: les animaux sont manipulés avec soin par un personnel formé qui maitrise les méthodes de préhensions douces. Les animaux sont attrapés par la peau du dos afin de ne pas les manipuler par la queue. 3. Formation: une grande maîtrise technique est demandée à nos expérimentateurs qui sont régulièrement formés au sein de l'institut pour le bien-être animal. 4. Minimiser la douleur: certaines souris auront un prélévement sanguin une fois par mois et afin de limiter leurs stress, incomfort et douleurs ce geste sera fait sous anésthésie générale.

Choix des espèces

Souris C57Bl/6 : nous utiliserons ces souris car elles ont largement été utilisées dans la littérature avec le modèle DSS ou pristane et y sont sensibles.

40 souris très jeunes et fortement immunodéprimées vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur leur implante des cellules de cancer du foie de l'enfant après incision de l'abdomen et pose de sutures, administre une chimiothérapie deux fois par semaine, mesure les tumeurs par imagerie trois fois par semaine, puis les tue pour prélever ces tumeurs. Il affirme que la majorité des nuisances n'aura pas d'effet sur les animaux puisque les manipulations se font sous anesthésie. L'objectif immédiat consiste à montrer que ce modèle fonctionne, afin de tester ensuite d'autres médicaments.

Objectifs

L’hépatoblastome est le cancer primaire du foie le plus fréquent chez l’enfant de moins de 5 ans. Le traitement de référence utilise une chimiothérapie à l’aide d’un agent anticancéreux utilisé à l’hôpital. L’hépatoblastome est un cancer caractérisé par des mutations bien connues mais les mécanismes biologiques responsables de son émergence après la naissance chez l’Homme restent très mal comprises. La disponibilité d’un modèle de cancer du foie chez la souris très jeune permettrait de mimer la maladie observée chez les enfants et d’étudier les mécanismes moléculaires à l’origine de son apparition et également de tester l’efficacité de futurs médicaments dans un contexte physiopathologique plus en adéquation avec le très jeune âge des patients atteints de ce cancer.

Bénéfices attendus

Montrer que les cellules d’hépatoblastome se développent dans le foie de souris très jeunes et forment des tumeurs identiques à celles décrites chez les enfants. Montrer que ces cellules répondent à une chimiothérapie et donc que ce modèle animal est utile et nécessaire pour tester de futurs médicaments. Disposer d’un modèle chez la souris très jeune qui permette d’étudier avec plus d’exactitude les mécanismes à l’origine de ce cancer pédiatrique.

Procédures

Implantation de cellules tumorales dans le foie après une incision de la peau au niveau ventral (1 seule incision et implantation, 10 minutes). Points de sutures au niveau ventral (3 points de sutures, 10 minutes). Administration de médicaments 2 fois par semaine (20 secondes par injection). Mesure de la tumeur par imagerie à bioluminescence 3 fois par semaine (10 minutes par analyse). Pesée des souris deux fois par semaine (20 secondes par pesée).

Impact sur les animaux

Les nuisances sont la manipulation des cages et des souris, l’injection de cellules et de solutions chimiques avec une aiguille, un stress lors de manipulations répétées, une légère douleur au point de piqure, une légère douleur liée au medicament injecté, une légère sensation de froid lors du nettoyage de la peau à l’alcool. La moitié des animaux seront traités par une solution de médicament déjà administré à des enfants hospitalisés et dont les effets sont bien connus. Cependant, comme les souris sont manipulées sous anesthésie, la majorité de ces nuisances n’aura pas d’effet sur les animaux.

Devenir

Les 40 souris de ce projet seront euthanasiées afin de procéder au prélèvement des tumeurs et leur analyse par des approches cellulaires, moléculaires et histologiques.

Remplacement

Il n’existe pas de méthode alternative à la réalisation de ce projet, c’est-à-dire un système biologique qui reproduit partiellement ou entièrement les conditions cliniques, analytique et moléculaire de notre objet d'étude. II est impossible d'obtenir les informations fournies dans cette étude sans l'utilisation de cette souche de souris. Les conclusions recherchées ne peuvent être obtenues par des modèles alternatifs d'étude en boite de culture, car ces derniers ne reconstituent pas de manière optimale la complexité, la communication et la diversité d’interactions entre les cellules normales et les cellules tumorales dans un animal entier.

Réduction

Nos effectifs sont déterminés et nos résultats analysés avec des tests statistiques adaptés. Pour des raisons de réduction, nous utiliserons à la fois des mâles et des femelles.

Raffinement

Concernant l’objectif de réduction de la souffrance, la douleur et l’angoisse infligées aux animaux, les souris seront hébergées en animalerie, suivies quotidiennement pour détecter d’éventuels signes cliniques par du personnel qualifié. Les procédures expérimentales seront réalisées sous anesthésie pour empêcher la douleur et le stress. Un analgésique sera utilisé 30 min avant toute opération. Les animaux sont hébergés en cages à raison de 3 mères et de 12 souriceaux par cage. Les conditions d’hébergements sont adaptées à la forte immunodépression de ces animaux : cages, nourritures et litières sont stérilisées. En cas de besoin et pour le bien-être des animaux, nous ajouterons de la nourriture humidifiée/ou du gel nutritif dans les cages ou feront des injections intrapéritonéales de sérum physiologique. De plus, chaque cage reçoit un enrichissement du milieu en l’occurrence des nids de Woodwoll. En ce qui concerne les données de comportement et de physiologie, l’estimation de la souffrance est réalisée par le personnel de l’animalerie. Si pour une raison quelconque, un animal est considéré comme en souffrance, il sera traité par des antalgiques. S’il n’y a pas d’amélioration, il sera euthanasié sans attendre. Enfin, nous appliquerons les points limites stricts et spécifiques du projet.

Choix des espèces

1. La souche de souris choisie est largement utilisée dans la recherche sur le cancer en raison de sa capacité à développer le processus étudié du fait de sa forte immunodépression. 2. L’expérience d’utilisation des chercheurs demandeurs. 3. Nous utiliserons des souris très jeunes pour mimer le plus justement possible le contexte de la maladie chez les enfants très jeunes.