Système gastrointestinal

140 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, pour étudier le pouvoir pathogène de bactéries E. coli productrices de shigatoxines. Après un jeûne hydrique, elles reçoivent une à deux inoculations orales de bactéries puis subissent prélèvements de fèces, prises de sang et injections, le groupe infecté par des bactéries pathogènes développant faiblesse, diarrhée et déshydratation. Le porteur décrit des points limites et une mise à mort pour prélever les organes, et indique que le projet est financé par l'Argentine, où le syndrome hémolytique et urémique est le plus fréquent. Sur le remplacement, il affirme qu'aucune alternative n'est "suffisamment sophistiquée" pour simuler un organisme à plusieurs organes.

Objectifs

Certaines bactéries, appelées STEC, produisent des toxines particulières, qui leur confèrent la capacité à provoquer des infections chez l’homme. Les symptômes liés à ces infections vont de la diarrhée bénigne à des symptômes très graves : hémorragie intestinale, syndrome hémolytique et urémique (SHU). Les principaux modes d’infection sont la consommation d’aliments contaminés, la transmission interhumaine, le contact avec des animaux porteurs. Les infections à STEC constituent un problème majeur en raison de l’extrême sévérité possible des symptômes. Le SHU est la principale cause d’insuffisance rénale aiguë chez l’enfant de moins de 3 ans. La mortalité est de 3-5% et plus d’un tiers des malades ont des séquelles rénales à long terme. L’Argentine a l’incidence la plus élevée au monde de ce syndrome. Comprendre les mécanismes impliqués dans le pouvoir pathogène des STEC est indispensable pour évaluer le risque pour la santé publique lié à ces bactéries. La toxine produite par les STEC est une protéine formée non par la bactérie mais par un virus qui infecte cette bactérie (phage). Expérimentalement, chez la souris, une STEC infectée par le phage est pathogène. A l’inverse, les STEC chez lesquelles le phage a été éliminé ne sont plus pathogènes. Lorsque les bactéries infectées par le phage se trouvent dans un organisme de mammifère et qu’un stress est induit, les phages sont libérés par la bactérie, peuvent atteindre les organes-cibles (ex : le rein), et produire la toxine qui induit des dommages. L’objectif de ce projet est de comprendre les mécanismes impliqués dans les infections causées par les bactéries STEC.

Bénéfices attendus

Les bénéfices obtenus sont une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans le pouvoir pathogène des STEC, en particulier dans la production de la toxine dans l’organisme. L’utilisation de souris dépourvues de microbiote intestinal (axéniques) permettra de s’affranchir des interférences avec les bactéries de ce microbiote à deux niveaux : en évitant la transmission possible du phage à des bactéries du microbiote intestinal ; en évitant un « effet barrière » du microbiote intestinal à l’égard des STEC, qui affaiblirait leur pouvoir pathogène. Les infections à STEC constituent un problème majeur de santé publique en raison de l’extrême sévérité de certains symptômes. La forme la plus grave, le syndrome hémolytique et urémique (SHU), est la principale cause d’insuffisance rénale aiguë chez l’enfant de moins de 3 ans. Si la dialyse a permis de réduire la mortalité, celle-ci reste non négligeable (3-5%) et beaucoup de ces jeunes malades conservent des séquelles rénales à long terme. Comprendre les mécanismes impliqués dans le pouvoir pathogène des STEC est indispensable pour évaluer le risque pour la santé publique, en particulier lors d’infection par des denrées alimentaires contaminées. Cette évaluation est très importante pour l’Argentine, qui a l’incidence de SHU la plus élevée au monde chez l’enfant, ce qui explique que le présent projet soit financé par ce pays.

Procédures

En début de procédure, les souris sont soumises à un jeûne hydrique de 4 heures, suivi d’une inoculation par voie orale. Les souris ont au maximum 2 inoculations orales à 30 min ou 24 heures d’intervalle. Puis des prélèvements de fèces sont effectués quotidiennement pendant 7 jours. Les animaux auront un prélèvement de sang qui dure 30 secondes environ. Les animaux recevront deux injections qui dureront moins de 30 secondes. Des organes et du sang seront prélevés après analgésie et anesthésie profonde (sans réveil).

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues chez les groupes recevant les bactéries sans phage sont réduites. L’inoculation par voie orale sera effectuée à l’aide d’une sonde souple, peu traumatisante, par du personnel très expérimenté, chez des souris préalablement habituées à être prises en main par le manipulateur. Les injections seront également réalisées par du personnel très expérimenté. Les nuisances attendues dans le groupe recevant les bactéries avec phage, donc pathogènes, sont : faiblesse ; possible diarrhée ; possible déshydratation consécutive à la diarrhée et aggravée par la difficulté des souris à s’abreuver du fait de leur faiblesse. Des contre-mesures seront mises en place : ramequins d’aliment gélifié déposés sur la litière pour leur permettre alimentation et abreuvement sans effort physique ; surveillance 3 fois par jour pour détecter l’apparition de symptômes. Des points limites ont été identifiés.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort. Ceci est nécessaire pour l’obtention des organes et tissus sur lesquels seront pratiquées différentes analyses.

Remplacement

L’analyse des mécanismes du pouvoir pathogène des STEC, qui se traduit par l’envahissement de différents organes par une toxine, n’est actuellement possible que chez des animaux vivants. Il n’existe en effet pas d’alternative suffisamment sophistiquée pour simuler un être constitué de plusieurs organes interagissant entre eux par de multiples voies.

Réduction

L’expérience argentine dans le domaine étudié permet de considérer que 10 souris par groupe sont un effectif suffisant pour comparer des résultats d’immunohistochimie de manière robuste entre groupes. Nous utiliserons donc 10 souris par groupe dans tous les groupes. Dans les groupes inoculés avec la bactérie pathogène, la survenue d’un syndrome infectieux pourra amener à mettre à mort des souris de manière anticipée, si les points limites définis à l’avance sont atteints. Les analyses de tissus seront tentées sur ces animaux. Mais, si l’euthanasie est trop précoce, les résultats pourraient ne pas être comparables à ceux des groupes témoins. Nous prévoyons donc 30 souris supplémentaires, qui seront utilisées si nécessaires. Au total, nous prévoyons d’utiliser 110+30=140 souris.

Raffinement

Les souris seront hébergées en groupes sociaux de 5 individus par cages, sur une litière de copeaux. Croquettes de nourriture de formulation standard et eau seront distribuées à volonté. Un enrichissement de milieu sera apporté : papier à déchiqueter, buchettes à ronger, tunnel dans lequel se cacher et hamac dans lequel se percher. Cet enrichissement est similaire à celui dont auront préalablement bénéficié les souris dans les cages d’élevage, elles y seront donc habituées. De plus, des ramequins d’aliment gélifié de formulation standard seront déposés sur la litière. Ce raffinement permettra aux souris de pouvoir s’alimenter plus facilement en cas de faiblesse et fatigue. De plus, du sérum physiologique stérile à 37°C pourra être injecté aux souris si elles montrent des signes de déshydratation. Les animaux seront visités 3 fois par jour après l’inoculation bactérienne pour détecter au plus vite de possibles symptômes et décider d’une euthanasie anticipée si les points limites sont atteints. Les bactéries seront administrées par voie orale à l’aide d’une sonde souple, peu traumatisante, par du personnel très expérimenté, chez des souris préalablement habituées à être prises en main par le manipulateur. Toutes les injections seront effectuées par du personnel expérimenté. Préalablement à l’euthanasie des souris, de puissants antalgiques et analgésiques seront administrés.

Choix des espèces

La souris est un modèle établi pour l’étude du pouvoir pathogène des STEC, avec une pertinence démontrée pour la situation humaine. Nous utiliserons des jeunes souris de 3 semaines (semaine suivant le sevrage). Chez l’être humain, les infections à STEC touchent principalement les très jeunes enfants. Nous utilisons en part égale des souris mâles et femelles car la maladie touche indifféremment les deux sexes.

360 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Hébergées seules, elles subissent des gavages, des prises de sang et des collectes de fèces, et un tiers reçoit dans l'eau un produit qui enflamme l'intestin pendant sept jours, provoquant selon le porteur une douleur intestinale croissante et des diarrhées avant la mise à mort. Le projet étudie la rupture de l'équilibre entre l'hôte et son microbiote induite par un régime pauvre en fibres. Le porteur affirme l'impossibilité de modéliser cette dynamique in vitro ou in silico.

Objectifs

Chaque année, 41 millions de personnes décèdent des conséquences de maladies non transmissibles (maladies inflammatoires chroniques intestinales, obésité, diabète, …), ce qui représente 71% des décès dans le monde. Ces maladies sont associées à des signaux déclencheurs provenant de notre environnement (microorganismes de l’intestin, alimentation) et se caractérisent par une inflammation locale de l’intestin. Il apparait aujourd’hui essentiel d’identifier de nouvelles solutions permettant leur dépistage et leur traitement. Ces maladies de longue durée résultent de l’association combinée de plusieurs facteurs génétiques, physiologiques, comportementaux et environnementaux dont la nutrition et l’environnement microbien. Le microbiote intestinal est l’ensemble des micro-organismes vivant au sein de cet organe. Ces micro-organismes forment une association intime, durable et à bénéfice mutuel avec l’hôte que l’on qualifie de symbiose. Depuis plusieurs années, de nombreux travaux scientifiques ont décrit des altérations de la composition du microbiote intestinal chez des patients atteints de maladies non transmissibles. Cette altération de la symbiose hôte-microbiote est caractérisée par une modification de la composition du microbiote couplée à la perturbation du système immunitaire de l’hôte qui conduit à la mise en place d’états « pré-pathologiques » et/ou pathologiques. Ce déséquilibre, récurrent dans différentes maladies non transmissibles, a été décrit chez l’animal et l’humain. Il se caractérise souvent par la diminution du potentiel fonctionnel du microbiote intestinal et de son hôte. Notre projet consiste à évaluer la mise en place et le maintien à long terme d’une rupture de symbiose hôte-microbiote induite par un régime pauvre en fibres et à déterminer les conséquences de ce changement de régime alimentaire sur la symbiose lors d’un stress inflammatoire aigu. L’objectif final de nos travaux est de caractériser la rupture de symbiose et d’en évaluer les conséquences sur la santé dans un modèle animal afin d’identifier des leviers, à la fois côté hôte et côté microbiote, qui permettraient de retarder, prévenir et/ou traiter sa survenue, son installation et sa persistance chez l’individu.

Bénéfices attendus

Les maladies non-transmissibles, qui sont en constante augmentation, sont une préoccupation majeure de santé publique. Diagnostiquées précocement au cours de la vie de l’individu, elles sont souvent de longue durée. De nombreux travaux témoignent d’une perturbation du microbiote intestinal due à un régime alimentaire appauvri en fibres. Notre projet amènera à une meilleure compréhension des mécanismes de la rupture de la symbiose microbiote-hôte en lien avec un régime alimentaire appauvri en fibre s ; compréhension qui permettra d’identifier de nouvelles solutions de dépistage et de traitement.

Procédures

Tous les animaux seront hébergés en cage indivuduelle tout au long de l'expérimentation. Les deux tiers des animaux recevront un régime appauvri en fibres pendant une durée de 4 semaines. Tous les animaux recevront une solution par gavage au minimum 2 fois et au maximum 8 fois durant la procédure. Le temps de contention sera de 5 à 10 secondes maximum. Tous les animaux auront au minimum 2 et au maximum 4 prises de sang à la queue. Le temps de collecte est de 2 à 3 minutes maximum. Tous les animaux auront au minimum 1 et au maximum 3 prises de sang. Le temps de collecte, contention comprise, sera de 30 secondes à 1 minute maximum. Les fèces de tous les animaux seront collectées lors de l’émission naturelle de manière quotidienne ou hebdomadaire en fonction des différentes périodes établies dans la procédure. Les animaux seront placés dans un pot de collecte 5 min maximum. Un tiers des animaux recevra dans l’eau de boisson un produit induisant l’inflammation de l’intestin pendant sept jours consécutifs en fin de procédure.

Impact sur les animaux

Les animaux seront placés en cage individuelle ce qui entraine un stress modéré. Il est attendu que les animaux réduisent de 5 à 10% leur prise alimentaire durant les 5-7 jours qui suivent l'exposition à un régime inflammatoire, ce qui pourra entrainer une perte de poids. Les prises de sang engendrent une douleur modérée de courte durée et un stress léger dû à la contention. De même, les gavages seront réalisés par un expérimentateur confirmé à l’aide d’une sonde gastrique et engendreront un stress léger dû à la contention de quelques minutes mais ne causeront pas de douleur. L’absorption du produit inflammatoire entraine une douleur intestinale croissante pendant les 7 jours de traitement occasionnant des diarrhées avant la mise à mort des animaux.

Devenir

L'ensemble des animaux sera mis à mort à la fin de la procédure afin de récolter le sang et les tissus pour analyses.

Remplacement

Le recours à l'expérimentation animale est justifié par l'impossibilité de reproduire/modéliser in vitro ou in silico la dynamique de la rupture de la symbiose microbiote-hôte.

Réduction

D’après les études antérieures menées au laboratoire, nous estimons que 120 animaux pour le groupe contrôle et 240 animaux pour les groupes expérimentaux sont nécessaires afin de mettre en évidence des différences statistiques significatives compte-tenu de la variabilité connue des paramètres mesurés.

Raffinement

Les animaux bénéficieront d’un enrichissement composé d'un abri en propylène rouge et d’un Mouse Swing et d'un abri en propylène rouge afin de répondre au mieux à leurs besoins comportementaux naturels et auront accès à la nourriture et à l’eau ad libitum. Les cages seront transparentes afin que les animaux gardent un contact visuel avec leurs congénères et n’auront pas de couvercles filtrants afin de maintenir le contact sonore et olfactif. Pour détecter l’apparition de signes de souffrance et/ou blessures, les animaux seront surveillés quotidiennement. En cas de blessure, un traitement local sera appliqué si celle-ci est légère sinon l’animal sera exclu du protocole et mis à mort. Le poids et la consommation alimentaire seront renseignés dans un tableau hebdomadairement. Nous définissons un point limite sur le poids, l’apparence des animaux et leur comportement.

Choix des espèces

Les animaux utilisés dans notre étude seront des souris qui sont largement utilisées pour les recherches sur les maladies métaboliques induites par des régimes pauvres en fibres en raison de ses réponses reproductibles. Les animaux seront âgés de 6 semaines, ce qui nous permettra de débuter le traitement nutritionnel inducteur à 8 semaines. Ceci correspond à l’âge moyen auquel les modèles sont utilisés dans la grande majorité des laboratoires. Cet âge constitue donc une référence pour les comparaisons avec les données disponibles dans la littérature et nos expériences précédentes. Il est également admis qu’à cet âge le microbiote de ces animaux est mature et stable d’un point de vue fonctionnel et compositionnel.

16 mini-porcs vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Soumis à un régime gras, sucré et carencé destiné à provoquer une stéatose hépatique, ils subissent des prélèvements sanguins hebdomadaires pendant deux mois et trois biopsies du foie sous échographie. Le porteur reconnaît des douleurs intercostales liées à la biopsie, un régime peu appétant pouvant entraîner une perte de poids et un hébergement individuel source de stress. Il affirme que ces processus "ne peuvent pas être reproduits in vitro" et retient le porc pour sa proximité digestive avec l'humain.

Objectifs

L’objectif du projet est l’évaluation de l’induction nutritionnelle d’une stéatose hépatique chez le mini-porc par le biais d’un régime riche en lipides et sucre et dépourvu de choline.

Bénéfices attendus

Les bénéfices qui découleront de ce projet sont la contribution à la compréhension de la stéatose hépatique dans des maladies chroniques de type métabolique comme l’obésité ou le syndrome métabolique. Le projet permettra également la mise en place d’un modèle animal permettant l’étude approfondie de cette dérégulation métabolique ainsi que de possibles interventions nutritionnelles pour la prévenir ou faire régresser.

Procédures

Chaque semaine 1ml de sang en artère et en veine porte seront prélevés sur tous les animaux (16 au total) pendant 8 semaines (2 mois) pour suivre le statut physiologique et la mise en place de la stéatose hépatique. Le volume total prélevé sur l’ensemble du protocole sera d’environ 16 mL par animal. Ce prélèvement durera moins d'une minute pour chaque animal. Une biopsie hépatique (50 mg) sous échographie sur chaque animal sera réalisée à 3 reprises : T0, 1 et 2 mois après le début du régime expérimental. Ce prélèvement durera pour chaque animal environ 15 min.

Impact sur les animaux

Des douleurs intercostales peuvent être ressenties par l’animal suite à la réalisation de la biopsie hépatique. Le régime riche en sucre et lipides, dépourvu de choline et à faible teneur en méthionine (choline-methionine deficient diet, CMD diet) nécessite une élaboration avec des ingrédients purifiés qui peuvent s’avérer peu appétant, et peuvent entrainer des refus en début de protocole et une perte de poids si ce comportement n’est pas suffisamment anticipé. En cas d’évolution rapide de la stéatose (vérification par biopsie) le protocole sera arrêté sans laisser les animaux évoluer vers la cirrhose, qui pourrait entrainer des complications plus importantes. Les animaux seront hébergés individuellement pendant toute la durée du protocole pouvant entraîner un stress pour l'animal.

Devenir

Les animaux seront mis à mort à la fin de la période expérimentale pour : 1) vérifier le bon positionnement des cathéters sanguins 2) réaliser des prélèvements tissulaires pour des études métaboliques.

Remplacement

La mise en place d’une stéatose hépatique fait intervenir de nombreux processus biologiques coordonnés et régulés, qui à ce jour ne peuvent pas être reproduits in vitro. Le porc présente un certain nombre de similitudes anatomiques et physiologiques avec l'homme. C’est la raison pour laquelle il est fréquemment utilisé comme modèle pour les études de nutrition. Le mini-porc permet de travailler sur des adultes (à stabilité pondérale) d'une taille compatible avec l'expérimentation animale. Il présente de plus l'avantage d'avoir un système digestif très proche de celui de l'Homme et d'accepter de manger tous types d'aliments. Les accès aux entrées et sorties vasculaires du foie est techniquement dangereux chez l’homme et bien que possible chez le rongeur, limité en termes de volume et taille des animaux.

Réduction

La réutilisation d’animaux issu d’un protocole précédent permettra de limiter le nombre d’animaux prévu dans le schéma expérimental : 8 animaux sur la première étude pilote ; 16 animaux si des ajustements ultérieurs sont nécessaires. Celui-ci est réduit à son minimum en tenant compte de la variabilité du principal paramètre mesuré (accumulation de lipides dans les échantillons de la biopsie), estimée à partir d’études réalisées avec un design expérimental similaire (Curtasu et al., Nutrients 2021). Cette variabilité est liée non seulement à la variabilité inter-individuelle des animaux, mais aussi à la qualité des prélèvements effectuées et à la précision des données obtenues par l’analyse biochimique. Ces aspects sont parfaitement maitrisés par les expérimentateurs du projet qui ont une longue expérience dans le domaine. L’approche développée sera peu invasive, et peu traumatisante pour l’animal. La douleur imposée aux animaux pendant l’expérimentation est liée essentiellement à la réalisation biopsie (qui évite l’euthanasie des animaux pour vérification de la stéatose à chaque point de contrôle).

Raffinement

L’approche développée sera peu invasive, et peu traumatisante pour l’animal. Pour réduire les douleurs liées à la réalisation de la biopsie hépatique, les animaux seront anesthésiés et la zone biopsiée sera préalablement tondue, désinfectée et également anesthésiée localement en sous-cutanée. Pendant la période de réveil, les animaux sont surveillés régulièrement (visite toutes les 2 h pendant la journée, vérification de saignement à l’endroit de la biopsie). L'évaluation de la gêne et de la douleur est faite par observation du comportement des animaux : reprise de l'alimentation, posture, vocalises, réactivité et la température corporelle. Le suivi de la prise alimentaire et du poids seront suivis régulièrement. Si une perte de poids supérieure à 20% est observée, Les animaliers et les responsables de l’étude effectueront une observation plus poussée de l’animal et renseigneront le tableau d’observation des points limites. Si 3 points limites notables ou 1 point limite grave sont observés, nous utiliserons l’arbre décisionnel, en discussion avec le personnel de l’animalerie, afin de décider si l’animal sera soigné ou euthanasié. Pendant toute la durée de la période d'expérimentation, les animaux seront hébergés dans des cages au sol de taille réglementaire avec des copeaux de bois comme litière leur permettant de réaliser une activité de fouissage, et avec des parois latérales en plexiglass pour que les animaux puissent se voir et interagir entre eux. Leur environnement est enrichi à l’aide d’une chaîne en métal fixée sur les parois et de ballons. La pièce est à température régulée. Les animaux ont libre accès à l'eau.

Choix des espèces

Le porc présente un certain nombre de similitudes anatomiques et physiologiques avec l'homme. C’est la raison pour laquelle il est fréquemment utilisé comme modèle pour les études de nutrition. Le mini-porc permet de travailler sur des adultes (à stabilité pondérale) d'une taille compatible avec l'expérimentation animale. Il présente de plus l'avantage d'avoir un système digestif très proche de celui de l'Homme et d'accepter de manger tous types d'aliments. Ces animaux sont utilisés dans la très grande majorité des études réalisées auparavant dans notre équipe de recherche, ce qui facilite la comparaison des données issues des diverses expérimentations réalisées. La procédure expérimentale est réalisée sur des animaux en fin de croissance (âge>10 mois), afin de bénéficier d'une stabilité pondérale pendant la totalité de la période d'intervention.

2 400 animaux non-humains, 1 000 rats, 800 cochons d'Inde et 600 souris, vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Sur des animaux sains, on administre par de multiples voies des molécules de clients dont le porteur admet ignorer la nature et les effets, avant la mise à mort pour prélever des organes. L'objet est un service payant d'évaluation pharmacologique dépendant de la demande de partenaires commerciaux. Le porteur affirme que le recours à l'animal est "indispensable" faute d'alternative in vitro donnant les propriétés pharmacodynamiques.

Objectifs

L’objectif de ce projet est d’évaluer les effets pharmacodynamiques ou les effets indésirables potentiels de nouvelles molécules. Le type d’étude ex vivo envisagé intervient précocement dans le développement préclinique de candidats médicaments. Réalisées en grande majorité sur des animaux sains, ces études permettent une première sélection de molécules d’intérêt sur un tissu cible avant leur évaluation dans des modèles physiopathologiques in vivo, plus consommateurs d’animaux. Ces études permettent la quantification des effets pharmacologiques ou indésirables de différentes molécules pour les comparer sur différents paramètres. Elles ne s’inscrivent pas dans l’établissement de données de sécurité (toxicologie) avec lesquelles elles ne sont pas redondantes. Les molécules testées par le biais de ce projet le sont majoritairement dans notre champ d’expertise que sont les pathologies de l’appareil génito-urinaire et de l’appareil digestif. Cependant, pour la nécessité de partenaires commerciaux, d’autres champs d’expertise peuvent être explorés occasionnellement.

Bénéfices attendus

Le projet permettra de tester de nouveaux candidats médicaments pour trouver de nouvelles molécules plus efficaces et avec moins d’effets secondaires que les molécules utilisées actuellement sur le marché pour soigner les maladies de l’appareil génito-urinaire ou digestif principalement.

Procédures

Les animaux seront principalement soumis à des administrations de composés (voies et fréquence dépendantes du protocole expérimental). Les voies per os, intrapéritonéale, sous-cutanée, intraveineuse, intramusculaire, intravésicale et intradermique seront utilisées. Les animaux seront donc peu manipulés.

Impact sur les animaux

Nous testons des molécules clients dont nous ne connaissons ni la nature ni les effets secondaires possibles, il nous est, pour cette raison, difficile d’anticiper les nuisances pour les animaux. Il sera attendu d’observer chez l’animal toutes nuisances dues à la manipulation, contention et administration de composés (stress possible, douleur possible de l’aiguille, gêne lors de la contention, réveil difficile suite à une anesthésie…).

Devenir

A l’issue de chaque procédure, les animaux seront mis à mort car des prélèvements d’organes sont nécessaires.

Remplacement

Les expérimentations in vitro permettent de connaitre les propriétés physicochimiques de la substance étudiée mais en aucun cas ses propriétés pharmacodynamiques. Ainsi le recours à l’expérimentation animale est indispensable pour une évaluation pharmacologique des effets indésirables ou pharmacodynamiques potentiels des candidats médicaments.

Réduction

Dans le cas d’études fonctionnelles ex vivo et selon la nature du tissu prélevé, plusieurs fragments d’un même tissu peuvent être analysés. Ainsi, selon l’organe cible prélevé, un animal peut fournir plusieurs fragments et limiter ainsi le nombre d’animaux utilisés. Les animaux seront manipulés par du personnel compétent limitant ainsi la douleur et le stress des animaux lors des administrations par exemple. Dans le cas d’études avec analyse statistique, du fait de notre expérience, le nombre de 10 animaux par groupe expérimental est le minimum nécessaire pour obtenir des résultats statistiquement exploitables, principalement dû à la variabilité interindividuelle des réponses étudiées.

Raffinement

Dès leur arrivée dans la zone d’exploration fonctionnelle, les animaux seront hébergés dans des conditions définies par la directive européenne 2010/63/UE et un enrichissement (tunnel, igloo, carré de coton…) sera introduit dans l’hébergement des animaux. L’état des animaux sera suivi quotidiennement par du personnel compétent afin de s’assurer de leur bien-être et de l’absence de points limites à savoir prostration, perte de poids, difficulté à se mouvoir, s’alimenter, boire, piloérection, présence de blessure… Les animaux seront manipulés par du personnel compétent limitant ainsi la douleur et le stress des animaux lors des administrations par exemple. Toute procédure nécessitant une anesthésie sera réalisée avec maintien de la température corporelle via l’utilisation de plaque chauffante thermo-régulée. Si un animal présentait un point limite, il serait isolé dans un premier temps, hydraté (accès plus facile à l’eau de boisson si nécessaire, réhydratation par administration de liquide physiologique en sous-cutanée, en gavage…) et mis en présence de nourriture dans la litière si besoin. Si son état ne s’améliorait pas dans les 72h, les expérimentateurs compétents excluraient l’animal de l’étude et l’euthanasieraient.

Choix des espèces

Il est admis qu'il existe des différences entre les espèces en ce qui concerne la sensibilité pharmacodynamique. Le choix de l’espèce sera donc fonction du mécanisme et/ou cible du candidat médicament. Il sera dépendant de la demande des clients. Nous utiliserons principalement des animaux adultes et matures (i.e. âgés d’au moins 6 semaines pour le rat et la souris et pesant au moins 250-300 g pour le cobaye). Très exceptionnellement des souris ou rats non matures (i.e. après sevrage et avant la puberté) pourront être utilisés. En effet, chez ces animaux l’axe hypothalamo-pituito- gonadique n’est pas encore fonctionnel donc les taux d’œstrogènes endogènes sont extrêmement faibles. Une autre méthode aurait été d’utiliser des femelles ovariectomisées mais il nous semble plus souhaitable d’éviter un traitement chirurgical à des animaux.

332 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections en contention vigile et un prélèvement sanguin sous anesthésie, pour étudier le rôle d'une hormone du fer dans la réponse à l'inflammation, puis sont mises à mort pour prélever leurs organes. Le porteur reconnaît des nuisances possibles, une détresse, du stress et des douleurs physiques, sans détailler davantage les actes infligés. Il affirme recourir aux souris quand les questions ne peuvent être résolues in vitro, tout en indiquant avoir déjà obtenu la production de l'hormone sur des lignées cellulaires.

Objectifs

L’inflammation est une pathologie où le fer joue un rôle primordial car il est à la fois pro-inflammatoire et un facteur de prolifération des bactéries. L’anémie est une complication systémique fréquente au cours des maladies inflammatoires. L’anémie de l’inflammation est caractérisée par une carence en fer. L’hormone du fer, l'hepcidine, est produite majoritairement par le foie et est le stabilisateur du taux de fer dans l’organisme. En plus de réguler le fer circulant, elle possède des propriétés antimicrobiennes. Une production de cette hormone a été décrite également au niveau intestinal. L’intestin permet d’absorber le fer mais est aussi une barrière qui protège l’organisme des bactéries. L’objectif de ce projet est de déterminer le double rôle de l’hormone du fer (absoprtion du fer et peptide antimicrobien), au niveau intestinal, en réponse à une inflammation.

Bénéfices attendus

Le bénéfice attendu de ce projet est la découverte de l’expression d'une hormone dans la lumière intestinale sous deux formes avec leurs fonctions propres dans la réponse inflammatoire systémique.

Procédures

Sur animaux vigiles : deux contention de 15 secondes pour l'injection de produits. Sur animaux anesthésiés : Prélèvement sanguin (30 secondes par souris)

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues durant et consécutivement aux différents actes menés sur l’animal sont une possible détresse, du stress et voir des douleurs physiques.

Devenir

A la fin de chaque procédure les animaux seront mis à mort afin de prélever les organes pour des analyses.

Remplacement

Les modèles animaux sont développés ici dans le but d'obtenir des modèles pathologiques de d’inflammation. Les processus inflammatoires sont des phénomènes complexes faisant intervenir de nombreux organes qui communiquent entre eux. Les animaux seront donc utilisés quand les questions soulevées par le projet ne pourront pas être résolues par des systèmes de culture in vitro. Ils permettent d'obtenir une représentation simplifiée de systèmes biologiques impossibles à étudier directement chez l'Homme. Cependant, nous avons utilisé le lipopolysaccharide sur des lignées de cellules intestinales qui induit une production de l’hormone d’intérêt par ces dernières.

Réduction

Un nombre minimum d'animaux sera inclus dans chaque groupe mais toutefois suffisant pour assurer la robustesse de l’expérience et appliquer des tests statistiques entre les différentes conditions. L'étude statistique permettant de calculer au plus juste le nombre d'animaux a été réalisée. De plus des expérimentations in vitro ont été effectuées auparavant pour démontrer la production de l'hepcidine par les cellules intestinales en réponse à l'inflammation. De plus, pour étudier la production "in vivo" de l'hepcidine, nous allons faire des expérimentations "ex vivo" par technique de boudins inversés. Cette technique permet qu'avec une seule souris nous puissons étudier en même temps 3 parties de l'intestin (duodénum, iléon et colon) ce qui réduit considérablement le nombre de souris et nécessite aucun traitement chez la souris.

Raffinement

La durée et dose des traitements seront réalisées selon les protocoles préétablis et maitrisés par les manipulateurs. Les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum et de petites maisons. Le milieu est enrichi à l’aide de coton de nidification. 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 et des soins adaptés. De plus, l’application des points limites établis pour chaque procédure de ce projet sera effectuée.

Choix des espèces

La souris est un modèle de choix pour les études de processus inflammatoires. Les souris utilisées seront âgées de 6-8 semaines. Nous avons choisi de travailler sur des souris adultes afin qu’elles aient un tractus intestinal mature et suffisamment gros pour la chirurgie.

860 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Génétiquement modifiées pour développer une fibrose du foie, parfois des tumeurs hépatiques que le porteur décrit comme asymptomatiques, elles subissent une chirurgie terminale unique sous anesthésie sans réveil, pour prélever le foie et en isoler des cellules fibrogéniques. Le porteur affirme qu'un "organisme entier" est nécessaire pour reproduire ces interactions et qu'une comparaison rigoureuse du modèle est "indispensable". Il écarte les lignées cellulaires existantes, jugées non représentatives des sous-populations visées.

Objectifs

La fibrose hépatique constitue un enjeu majeur de santé publique. Elle se caractérise par un dépôt excessif de matrice extracellulaire, synthétisée par une population de cellules hétérogènes : les myofibroblastes. Une population de myofibroblastes ayant des caractéristiques particulières a été récemment identifié. Notre postulat est que ces myofibroblastes spécifiques induisent la progression de la fibrose et qu'il serait avantageux de les détruire chez les sujets ayant une fibrose à un stade avancé, plutôt que d'autres types de myofibroblastes qui interviennent dans la réparation tissulaire. Pour produire les outils permettant le ciblage spécifique de cette population ou de tous les myofibroblastes du foie, nous devons au préalable isoler ces cellules à partir du foie sain et fibreux et identifier des marqueurs spécifiques de ces cellules par des études moléculaires. Différents vecteurs viraux dont la finalité est l’expression de gènes suicides spécifiquement dans la population de myofibroblaste cible ou dans tous les myofibroblastes hépatiques, seront générés à partir de ces données et testés sur les différents types cellulaires hépatiques.

Bénéfices attendus

Dans son ensemble, ce projet pourrait permettre de développer des outils thérapeutiques anti-fibrotiques. Les bénéfices attendus du projet sont : - Une meilleure caractérisation des cellules fibrogéniques du foie et de leurs précurseurs en vue de leur ablation ciblée à l’avenir par thérapie génique. Une meilleure caractérisation d'un des modèles de souris transgéniques les plus utilisés pour mimer les maladies biliaires et plus généralement de fibrose hépatique. Les travaux utilisant ce modèle ont porté sur des souris sur différents fonds génétiques. Cependant, une comparaison rigoureuse est indispensable pour une connaissance approfondie et une utilisation optimale du modèle.

Procédures

Les souris transgéniques utilisés dans ce projet développent des lésions du foie qui habituellement n’entrainent aucun symptôme jusqu’à l’âge de 12 mois, qui correspond à l’âge maximal inclus dans cette étude. Tous les animaux subiront une intervention chirurgicale unique et terminale sous anesthésie générale et analgésie d’une durée maximale de 15-20 minutes.

Impact sur les animaux

Le modèle de souris utilisé développe une fibrose hépatique qui reste asymptomatique jusqu’à l’âge de 12 mois chez les souris sur fonds FVB/n (d’après notre expérience) ou C57BL/6J (d’après la littérature). Des tumeurs hépatiques de type carcinome hépatocellulaire, peuvent apparaître à partir de l’âge de 9 mois mais restent asymptomatiques et n’entraînent aucune surmortalité par rapport à des souris sauvages au moins jusqu’à l’âge de 17 mois. Une injection sous-cutanée préalable à l’anesthésie afin d’administrer un anti-douleur pourrait causer une gène et un stress transitoire liés à la contention et l’introduction de l’aiguille. Par la suite, les seuls actes réalisés sur les animaux seront effectués sous anesthésie et les nuisances sont donc celles associés à l’anesthésie : hypothermie, risque d’arrêt cardio-respiratoire, etc. Les animaux ne se réveilleront pas à l’issue de l’anesthésie car l’euthanasie interviendra durant celle-ci.

Devenir

Le prélèvement du foie entier ou pour isolement cellulaire ne permet pas la survie des animaux. Les animaux seront donc tous euthanasiés à la fin des procédures pour perfusion ou explantation du foie qui est requis pour répondre aux objectifs scientifiques du projet.

Remplacement

Un système vivant est nécessaire 1) pour reproduire les interactions inter-cellulaires et inter-organes aboutissant dans l’organisme entier à une maladie biliaire et à la fibrose hépatique et 2) pour définir le transcriptome des cellules fibrogéniques du foie ayant été activées in vivo, dans l’organe entier. Il n’est pas possible de recréer in vitro la complexité d’un organisme entier avec ses interactions inter-cellulaires et inter-organes. Par ailleurs, il existe des lignées de cellules fibrogéniques, mais celles-ci ne sont pas représentatives des sous-populations auxquelles nous faisons référence dans ce projet, et qui ne peuvent être étudiées qu'en culture primaire, qui ne peuvent être obtenues qu’à partir d’un nombre important de souris.

Réduction

Le projet impliquera un total de 860 animaux. Nous avons calculé le nombre minimal d’animaux par groupe de façon à obtenir des résultats statistiquement fiables. A cause des variabilités entre animaux et entre procédures d’isolement cellulaire, un nombre trop restreint d’animaux engendrerait des résultats trop variables et non valides. Les tests des vecteurs viraux seront réalisés sur des cellules primaires qui sont amplifiées en culture après isolement, mais qui ne peuvent être maintenues à long terme. Autant que faire se peut, nous nous efforcerons d’isoler plusieurs types cellulaires à partir des mêmes animaux. Nous adapterons chaque test statistique en fonction du type de résultats et d’analyses à effectuer.

Raffinement

Dans la réalisation de ce projet, toutes les procédures ont été mises au point afin de permettre une interprétation fiable dans le respect du bien-être animal, en limitant la douleur et le stress (anesthésie, analgésie, etc.). Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation, les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum. Le milieu est enrichi à l’aide de coton de nidification ou de maison de type igloo. 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, etc.).

Choix des espèces

Justification de l’espèce : L'existence d'un modèle de souris transgénique mimant la cholangite sclérosante primitive chez l'homme justifie le choix de l'espèce. Un tel modèle n'existe pas chez les autres espèces. Justification des stades de développement : Le modèle de souris transgénique utilisé développe une fibrose biliaire qui évolue avec le temps. Nous utiliserons des animaux jeunes adultes dans lesquels les lésions sont déjà présentes mais à un stade débutant (4 semaines), jusqu'à un âge plus avancé pour suivre l'évolution des lésions (12 mois). Le but étant d'avoir des échantillons représentant les différents stades de la maladie. Justification du sexe : Chez la souris, comme chez l’Homme, la gravité des lésions hépatiques est variable en fonction du sexe. C’est pourquoi, il est nécessaire d’inclure dans ce projet environ 50% de souris mâles et 50% de souris femelles.