Système gastrointestinal
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Évaluation de l’intérêt d’un colorant médical fluorescent comme aide pour l’identification des zones abîmées de l’intestin lorsque ce dernier n’est pas correctement oxygéné.
- Recherche appliquée
- Troubles gastrointestinaux
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
- Système gastrointestinal
Tuées à l'issue pour prélever l'intestin grêle, 400 souris sont utilisées dans ce projet, 280 sans reprise de conscience et 120 réveillées puis suivies jusqu'à 72 heures. Sous anesthésie, l'abdomen est ouvert et un clip interrompt la circulation sanguine intestinale de quinze à soixante minutes, avant réouverture de l'artère. Le projet évalue un colorant fluorescent censé aider les chirurgiens à repérer les zones d'intestin non irriguées chez l'être humain. Les 120 souris réveillées relèvent d'un niveau de souffrance sévère, avec douleurs, perte de poids et déshydratation possibles avant leur mise à mort.
Objectifs
L’ischémie mésentérique aiguë est une maladie très grave qui correspond à un manque brutal de circulation du sang vers l’intestin. C’est une urgence médicale et chirurgicale, encore mal connue, et mortel dans plus d'un cas sur deux, en dehors des centres spécialisés. Chez les patients survivants, on doit souvent enlever une grande partie de l’intestin, ce qui entraîne de lourdes conséquences sur la qualité de vie du patient. Le diagnostic de cette maladie repose sur l’examen du patient et sur des imageries médicales qui montrent une obstruction des vaisseaux qui nourrissent l’intestin. Depuis 2016, un centre spécialisé, inspiré des unités pour l’AVC, a été créé permettant une prise en charge rapide et spécialisée 24h/24, la mortalité a pu être réduite de moitié. Le traitement repose sur trois actions principales : des médicaments adaptés, la réouverture rapide des artères bouchées, et l’ablation des parties de l’intestin qui sont définitivement détruites. Aujourd’hui, le chirurgien décide de ce qu’il faut enlever uniquement à l’œil nu pendant l’opération, ce qui reste difficile et parfois imprécis. Cela peut conduire soit à enlever trop d’intestin, soit à ne pas en enlever assez et à devoir réopérer. Il devient donc essentiel de développer des outils d’imagerie pendant l’opération pour mieux repérer les zones de l’intestin qui ne sont plus correctement irriguées. Cela permettrait à la fois de préserver l’intestin encore capable de guérir et d’éviter de laisser en place des zones mortes, qui peuvent entraîner des complications graves (infection, perforation, septicémie). Le colorant médical fluorescent, déjà utilisé en chirurgie digestive, permet de visualiser la circulation du sang grâce à une lumière spéciale, et c’est cet outil que cette étude cherche à évaluer.
Bénéfices attendus
Ce travail a pour objectif d’évaluer l’utilisation du vert d’indocyanine afin d’aider les chirurgiens à enlever uniquement les parties de l’intestin qui sont vraiment abîmées, et ainsi éviter une seconde opération. Il cherche aussi à mieux comprendre comment la circulation du sang revient dans les petits vaisseaux de l’intestin après le blocage d’une grosse artère, et comment cela se voit avec ce produit. L’idée est de créer une méthode fiable pour guider le chirurgien, un peu comme si l’on pouvait « examiner l’intestin en direct » pendant l’opération. L’étude montre aussi l’importance d’agir très vite sur les phénomènes d’inflammation, de caillots et de coagulation pour favoriser une bonne reprise de la circulation sanguine après l’ischémie. Elle permettra également de mieux comprendre ce qui se passe dans les petits vaisseaux sur la durée, après le retour du sang, et ainsi d’expliquer pourquoi l’évolution des patients est parfois défavorable même après une première opération. À terme, ces avancées pourraient réduire de façon importante les complications et les décès liés à cette maladie, qui reste encore mal comprise et mal traitée dans de nombreuses situations médicales, comme l’obstruction des artères, les états de choc en réanimation, certaines chirurgies vasculaires ou encore les greffes intestinales.
Procédures
Dans cette étude, les souris suivront une procédure médicale visant à reproduire une situation grave que l’on retrouve chez l’humain : une interruption temporaire de la circulation sanguine vers l’intestin. Pour cela, après ouverture de l'abdomen sous anesthésie générale, un petit clip est placé pendant une durée variable (allant de 15 à 60 minutes) sur l’artère principale qui alimente l’intestin. Ensuite, le sang est laissé circuler à nouveau. La colorant médical fluorescent à tester est déjà utilisé en pratique clinique. Il n’est pas toxique et est sans effets néfaste. Afin de tester son efficacité pour guider le chirurgien à n'enlever que les parties malades de l’intestin, ce produit sera injecté à la fin de la période d’interruption du flux sanguin. L'abdomen de l'animal est ensuite refermé. Le produit sera de nouveau testé 1h à 72h après la réouverture de l’artère bouchée par le clip. Une injection intraveineuse d'un colorant fluorescent sera également réalisée pour évaluer les réactions anormales du sang et des tissus. Une étude sur la perte de la detection du colorant médical fluorescent à tester, dû à l'augmentation des fuites au niveau de l’intestin sera également réalisée. Pour cela, une injection intraveineuse d'un marqueur permettant de mesurer l'importance de la perméabilisation de l'intestin, sera réalisé. Dans nos différentes procédures, un prélèvement de sang en intraveineux sera réalisé en début et en fin de procédure pour contrôler le de cellules dans le sang. Tout cela sera effectué sous anesthésie générale pour que les animaux ne ressentent aucune douleur au cours de l’intervention. Après l’opération, si un signe de douleur est observé, un antidouleur leur sera injecté en intraveineux. La durée maximale des procédures n'excèdera pas 72h.
Impact sur les animaux
Quand le sang n’arrive plus correctement à l’intestin (on parle d’ischémie mésentérique), cela peut provoquer des lésions irréversibles. Sans intervention rapide, des bactéries provenant du microbiote intestinal peuvent passer dans le reste du corps, entraînant une infection grave (sepsis) et un risque de défaillance des organes vitaux. Après chaque épisode d’ischémie et de rétablissement du flux sanguin (appelé "reperfusion"), les réactions sont très variables. Chez certaines souris, une partie de l’intestin est déjà abîmée pendant l'ischémie, alors que chez d’autres, les lésions apparaissent après la reprise de la circulation sanguine. Lors d’expériences sur la souris, plusieurs signes peuvent apparaître après une heure d’ischémie et pendant la reperfusion : perte de poids importante, douleurs, baisse d’appétit, faiblesse générale, déshydratation ou irritation au niveau des sutures. Pour observer ce qui se passe dans l’intestin, des techniques comme l’imagerie laser sont utilisées de façon brève et ciblée afin de ne pas causer d’effets secondaires. Ces observations sont bien tolérées, comme l’ont montré nos études précédentes.
Devenir
Toutes les souris seront euthanasiées en fin de procédure afin de prélever l’intestin grêle pour des analyses des tissus biologiques.
Remplacement
L’ischémie-reperfusion mésentérique est une maladie très grave, qui entraîne un taux de décès très élevé. Elle se manifeste de façons très différentes selon les patients et reste encore mal comprise. À cause de sa grande complexité, il n’est pas possible de l’étudier correctement avec des modèles sur ordinateur ou sans modèle animal en laboratoire. En effet, cette maladie touche à la fois les artères et les veines, avec des perturbations spécifiques de la circulation du sang. Elle provoque aussi des atteintes sévères de l’intestin, pouvant permettre le passage de bactéries dans l’organisme, entraînant des infections graves, une défaillance de plusieurs organes et une aggravation rapide de l’état du patient. Tous ces phénomènes — circulation sanguine, inflammation, bactéries et lésions des tissus — interagissent entre eux et varient beaucoup d’une personne à l’autre. Le modèle animal reste aujourd’hui indispensable pour nos recherches. Aucun autre système ne permet pour l’instant de reproduire de façon aussi fiable et complète les mécanismes que nous devons étudier.
Réduction
Un nombre suffisant d'animaux prend en compte les différences naturelles entre les animaux et le fait que la gravité de la maladie peut varier d’un individu à l’autre. Pour comparer les résultats entre les groupes, des tests statistiques adaptés seront utilisés afin de vérifier si les différences observées sont réellement significatives. De plus, tout est mis en œuvre pour limiter au maximum le nombre d’animaux utilisés : Notre première procédure permet de tester plusieurs doses du colorant médical. Dans les procédures suivantes, une seule dose sera utilisée en fonction de nos premiers résultats.
Raffinement
Avant les procédures, les animaux sont installés dans de grandes cages où ils peuvent se déplacer librement, vivre en groupe et adopter des comportements naturels. Leur environnement est aménagé avec de la litière et des abris pour favoriser le repos et la construction de nids. Une période d’adaptation d’au moins 7 jours est respectée. Les souris seront opérées sous anesthésie générale, sur une table chauffée pour maintenir leur température corporelle. Un antidouleur leur sera administré avant l’intervention afin d’éviter toute souffrance. L’état des animaux sera surveillé en permanence pendant l’opération, notamment pour vérifier qu’ils ne ressentent pas la douleur. Pendant la procédure, une surveillance visuelle continue est assurée. En cas de saignement, douleur manifeste, l'animal sera euthanasié. Pour la partie de l’étude où les animaux sont réveillés après l’opération, ils seront surveillés tous les jours par le personnel spécialisé, en plus du suivi réalisé par l’expérimentateur. Si l’état d’un animal se dégrade, une prise en charge immédiate sera mise en place. En cas de douleur, la surveillance sera renforcée, de la nourriture adaptée sera proposée et un traitement antidouleur sera administré quotidiennement afin d’assurer le confort de l’animal. Si aucune amélioration de son état général n'est observée, l'animal sera euthanasié. Les souris qui seront de nouveaux opérées seront anesthésiées et placée sur une table chauffée pour maintenir leur température corporelle. Un antidouleur leur sera administré avant l’intervention afin d’éviter toute souffrance. Pendant la procédure, une surveillance visuelle continue est assurée jusqu'à l'euthanasie de l'animal.
Choix des espèces
Notre laboratoire a une grande expérience dans le travail avec les souris, à chaque étape : soins avant les expériences, gestion du stress, anesthésie, chirurgie, suivi de l’état de santé, soulagement de la douleur et, si nécessaire, euthanasie dans le respect du bien-être animal. Pour observer les vaisseaux sanguins dans l’intestin à l’aide d’un microscope spécialisé (microscopie intravitale), nous utilisons de jeunes souris mâles ou femelles d’environ 7 semaines et pesant 20 g. Ce choix permet une observation claire, car au-delà de ce poids, la graisse empêche de bien voir les vaisseaux. Les résultats obtenus grâce à ce modèle permettent de mieux comprendre certains mécanismes biologiques, en particulier ceux liés à l’inflammation ou à de nouveaux traitements. Ces données sont utiles pour la recherche médicale humaine, car de nombreuses réactions sont similaires entre la souris et l’humain.
Étude préliminaire des mécanismes de résistance à la radiothérapie interne dans le cancer du foie chez la souris
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système gastrointestinal
115 souris femelles sont utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour prélèvement des tumeurs. Chaque animal reçoit sous anesthésie deux greffes de cellules cancéreuses humaines du foie, une par flanc, puis des injections de molécules empêchant les cellules tumorales de réparer leur ADN. Le projet reste préliminaire et emploie des billes non radioactives, en amont d'une étude ultérieure avec les billes radioactives de la radiothérapie interne. Les bénéfices annoncés pour les patients restent suspendus à ces résultats et à un éventuel passage chez l'être humain.
Objectifs
Aujourd’hui, le cancer du foie est le troisième cancer qui cause le plus de décès. Un des traitements utilisés s’appelle la radiothérapie interne. Il consiste à envoyer de toutes petites billes dans le corps, qui contiennent une substance radioactive. Ces billes détruisent spécifiquement les cellules du cancer en abîmant leur ADN. Ce traitement fonctionne souvent mieux que d’autres, surtout quand le cancer est avancé. Mais il ne marche pas toujours : environ 3 personnes sur 10 ont un cancer qui résiste à ce traitement. Cela peut être parce que les cellules arrivent à réparer leur ADN. Le but de ce projet est de tester de nouvelles substances qui empêchent les cellules de réparer leur ADN, pour rendre le traitement plus efficace. Pour cela, nous implanterons des cellules de cancer du foie sous la peau des souris pour former une tumeur, afin de tester ces nouvelles substances pour voir si elles ralentissent la croissance du cancer. Ces tests sont des manipulations préliminaires, nous utiliserons des billes non radioactives pour comprendre leurs effets associés aux substances avant d’utiliser les vraies billes (lors d’une prochaine étude).
Bénéfices attendus
Nous avons déjà obtenu de bons résultats en laboratoire, sur des cellules tumorales cultivées sur des plaques en plastique en combinant ces billes avec des substances qui empêchent les cellules de réparer leur ADN. Maintenant, nous voulons tester cela chez la souris. Pour cela, nous injecterons des cellules cancéreuses sous la peau des souris pour créer une tumeur. Les cellules tumorales cultivées sur du plastique sont plus simples à utiliser, mais ça ne représente pas vraiment ce qui se passe dans un vrai corps. Par exemple, les cellules poussent à plat et ne sont pas en contact avec le reste d’un organisme. Avec les souris, c’est plus proche de la réalité, car les cellules vivent dans un vrai corps. Cela permet de mieux tester les traitements. Si les résultats sont bons et que les tumeurs diminuent, cela pourrait aider à améliorer les traitements chez les humains et à traiter plus de personnes.
Procédures
On réalise deux injections sous la peau de souris femelles adultes sous anesthésie (1 injection sur chaque flanc de l'animal), de cellules cancéreuses humaines de foie. Les cellules vont s’implanter à l’endroit de l’injection et commencer à croître. Cette injection dure moins de 30 secondes. La taille des tumeurs va être suivie par mesure régulière à l'aide d'un pied à coulisse électronique (appareil permettant de mesurer le diamètre de la tumeur de l’extérieur de la souris). L’ensemble des souris seront alors évaluées 3 fois par semaine quant à leur état général, leur poids et la taille des tumeurs (les lundis, mercredis et vendredis). Ensuite, une injection dans le ventre est effectuée afin d’administrer les molécules qui empêchent la réparation de l’ADN. Cette injection dure également moins de 30 secondes.
Impact sur les animaux
(1) Un stress physique serait une nuisance induite par l’anesthésie lors de l’injection des cellules tumorales humaines sous la peau des souris et lors de l’injection des billes non radioactives et/ou des molécules qui empêchent la réparation de l’ADN dans l’abdomen des animaux, (2) Une douleur modérée peut être engendrée par la croissance des tumeurs sous-cutanées. Les animaux ne subissent pas d'autres stress ou douleurs dans ce projet.
Devenir
A l'issue de la procédure, tous les animaux seront euthanasiés et les tissus cancéreux seront prélevés pour analyses post mortem.
Remplacement
Les connaissances issues de cette étude sur l’animal ne peuvent pas être obtenues actuellement par d’autres méthodes compte tenu des caractéristiques offertes par ce modèle (développement de vaisseaux entre la tumeur et le reste d’un organisme vivant, mode d’injection des molécules) impossible à reproduire avec des cellules en culture, nous obligeant à travailler à l'échelle d'un organisme entier.
Réduction
Dans le but de répondre à la loi des 3R (Réduire), nous avons sélectionné dans cette étude préliminaire, deux types de cellules tumorales grâce aux résultats obtenus sur les cellules tumorales cultivées dans des boîtes en plastique. Nous avons également déterminé le nombre d'animaux nécessaire et suffisant dans chaque sous-groupe pour avoir des résultats statistiquement exploitables. Dans le but de réduire le nombre d'animaux par groupe, chaque souris sera implantée de cellules tumorales issues d’un type de cellules tumorales commercialisées sur chaque flanc (droit et gauche) de la souris.
Raffinement
Les souris vivent par groupes de 5 dans des cages adaptées à leur taille. Leurs cages ont un système spécial avec de l’air propre pour éviter qu’ils attrapent des microbes. Leur nourriture est aussi protégée pour rester propre. Les souris seront observées 3 fois par semaine (le lundi, le mercredi et le vendredi) pour vérifier qu’elles vont bien, en regardant leur apparence, leur masse et leur comportement. 4 fois par an, on vérifie aussi que leur environnement est sain et sans microbes. Pendant l’expérience, on leur donne des objets comme du coton pour faire leur nid et des tubes colorés. Ces objets enrichissent leur milieu en les aidant à se sentir bien et permettent aussi de les manipuler sans induire un stress inutile. Lors d’une manipulation, les animaux sont endormis pour ne pas avoir mal et pour éviter qu’ils stressent. Si un animal a mal ensuite, on peut lui donner un médicament (analgésique) pour le soulager. Les chercheurs surveillent attentivement les animaux pour repérer rapidement s’ils ne vont pas bien, grâce à une liste de signes précis. Enfin, les animaux sont manipulés régulièrement pour qu’ils s’habituent au contact humain et soient moins stressés.
Choix des espèces
Nous avons choisi la souris pour nos expériences. Cela permet de mettre des cellules cancéreuses humaines sous la peau de la souris sans que son corps ne les rejette. La souris est aussi pratique car elle est petite et les tumeurs y grandissent rapidement. Travailler seulement avec des cellules cultivées sur des plaques de plastique ne suffit pas, car cela ne montre pas comment une tumeur fonctionne et répond à un traitement dans un organisme vivant. Avec la souris, on peut observer la tumeur dans un environnement vivant, ce qui est plus réaliste. Nous utiliserons des souris femelles adultes âgées de 6 semaines. Elles sont déjà assez grandes pour commencer les expériences et cela permet qu’elles restent au même stade pendant toute l’étude. Après leur arrivée, les souris s’adaptent à leur milieu pendant 4 jours pour s’habituer à leur nouvel environnement. Ensuite, nous leur injecterons des cellules cancéreuses, nous suivrons la croissance de la tumeur, puis nous testerons les traitements.
Analyses phénotypiques et métaboliques des perturbations de l’homéostasie phosphocalcique chez la souris.
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
3 600 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Réparties sur cinq ans, elles subissent jusqu'à trois prélèvements sanguins, une mise à jeun de seize heures puis un gavage quotidien de calcium pendant un mois, pour étudier le rôle de plusieurs gènes dans le métabolisme phosphocalcique et l'effet d'un composé. Les retombées annoncées pour les patients restent limitées à la compréhension des mécanismes, sans application clinique décrite. Le porteur affirme que les systèmes cellulaires ne reproduisent pas la complexité de l'homéostasie calcique dans un "organisme entier" et conclut à la nécessité de la souris.
Objectifs
Notre étude longitudinale vise à caractériser l’incidence de certains facteurs majeurs impliqués dans le métabolisme calcique, en se concentrant spécifiquement sur leurs effets au niveau de l’intestin, des reins et du sang, afin d’évaluer leur impact sur ce métabolisme et sur l’homéostasie phosphocalcique durant différents stades de développement.
Bénéfices attendus
Ces études permettront de mieux comprendre l’impact des gênes étudiés dans le métabolisme du calcium et l’efficacité du composé X sur ces troubles.
Procédures
Afin de réaliser les études des biomarqueurs circulants, du sang sera prélevé sur les animaux à chaque point de la cinétique, un animal pourra être sujet à 3 prélèvements sanguins maximum au courant de sa vie, ces prélèvements seront espacés d’au moins 28 jours. Le prélèvement sanguin prend 30 secondes de manipulation (contention+prélèvement, puis injection de sérum physiologique en sous-cutanée) par souris. 360 souris au total dans la 1ere procédure expérimentale, seront gavées une fois, avec une solution de calcium diluée dans de l'eau de boisson, et, dans la seconde procédure expérimentale, une administration quotidienne par gavage (30 secondes par administration) pendant 1 mois. Tous les 2 jours, un suivi du poids corporel (30 secondes par souris) est réalisé. Ces gestes seront réalisés par des manipulateurs expérimentés et compétents, si malgré tout un animal présente des complications expérimentales (extrêmement rare) des signes de souffrance, il sera sorti du groupe et mis à mort.
Impact sur les animaux
Pour les souris ayant une inactivation dans l’intestin, un impact sur les courbes de croissance et l’homéostasie phosphocalcique est anticipée. Les animaux ayant une inactivation au niveau de l’intestin, un dysfonctionnement digestif pouvant entrainer des diarrhées. Concernant les gestes subis par les animaux : Les animaux subiront trois prélèvements sanguins, chacun suivi d’une légère compression pour stopper le saignement. Ce geste est effectué par un personnel compétent et formé mais dans de rares cas peuvent conduire à une infection de la zone d'administration. Un groupe de 360 souris subiront une mise à jeun de 16h sans restriction hydrique suivie d’un gavage d’une solution riche en calcium, suivi d’un isolement de 8h afin de récolter les urines. Dans une autre procédure expérimentale, les souris recevront un gavage du composé X pendant un mois. Cela peut entraîner une légère gêne, mais des expériences similaires menées auparavant n’ont pas montré de souffrance particulière chez les animaux, grâce à la compétence des expérimentateurs.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort en fin de procédure pour analyses des tissus (histologiques, analyses des transcrits, expression protéiques...).
Remplacement
Les gènes étudiés étant exprimés dans de nombreux tissus, les systèmes cellulaires ne sont pas appropriés pour modéliser la complexité du développement ou des fonctions intestinales et ses conséquences sur les autres tissus. Notamment l’homéostasie calcique qui implique de nombreux organes aux fonctions différentes (par exemple intestin pour l’absorption, reins pour l’excrétion, les os pour la résorption).
Réduction
Les différents protocoles expérimentaux ont été consciencieusement réfléchis et le nombre d’animaux utilisés sera réduit au strict minimum, tout en s’assurant que les cohortes utilisées permettent de conclure de manière significative. Ces expériences seront réalisées sur des souris mâles et femelles. Les analyses statistiques seront effectuées pour chaque lignée. Afin de déterminer le potentiel thérapeutique de notre molécule, des analyses histologiques, de l'expression de gènes et de protéines, ainsi que de cytométrie devront être réalisées sur les animaux. Les souris ayant 2 reins, nous pourrons diminuer le nombre de souris par lot. Les deux reins d'un animal ne seront jamais analysés deux fois par la même technique. Des analyses statistiques utilisant les différents lots de souris seront réalisées pour déterminer avec précision les effets thérapeutiques. Ce projet utilisera au maximum 3600 souris au total sur 5 ans.
Raffinement
Les souris seront gardées par groupes sociaux dans des cages agrémentées avec un enrichissement (nid...) en animalerie. Les animaux seront suivis, tout au long de leur vie, par observations de leur comportement général, par mesure de leurs poids. Nous effectuerons 3 prélèvements sanguins au cours de la vie de l’animal, le saignement sera stoppé par pression de la zone de prélèvement qui seront par la suite surveillées et désinfectées jusqu’à cicatrisation complète. De plus, afin de compenser la baisse de volémie, nous réaliserons une injection sous cutanée de sérum physiologique réchauffé. Le gavage sera réalisé par du personnel formé et expert en expérimentation animale, le risque de fausse route au moment du gavage sera également pris en compte en évitant de mettre l'animal sur le dos et en lui délivrant lentement le liquide contenu dans la seringue à l’aide d’une sonde adaptée à la taille de l’animal. Si, malgré tout, les signes d’une souffrance ou d’une douleur sont manifestés (posture inhabituelle, poil hérissé, dos vouté, retrait et absence d’interaction avec les congénères, état défensif), ), l'inconfort sera évalué en fonction du niveau de douleur observé par une grille de scoring et sera géré si besoin en prenant les mesures appropriées (analgésie), si malgré les mesures d’analgésie l’animal sera retiré de l'étude et sera mis à mort immédiatement. Par ailleurs, dans le laboratoire, les manipulateurs prévus pour ce projet possèdent une expérience importante dans la réalisation de ces procédures qui n’entraine généralement pas de souffrance pour les animaux.
Choix des espèces
L'utilisation du modèle murin dans ce protocole est justifiée car les souris ont leur génome bien caractérisé et sont des modèles biologiques utiles qui partagent de nombreuses similitudes physiologiques et génétiques avec les humains. L’étude complète utilisera les stades 2 à 6 semaines correspondant à des enfants, 8 à 12 semaines correspondant à de jeunes adultes, 20 semaines à 6 mois correspondant à des adultes. Ces stades étudiés correspondent aux stades physiopathologiques connus chez le patient.
Stratégies pour reproduire chez la souris la disparité interindividuelle constatée chez l’humain quant à la capacité du microbiote intestinal à métaboliser certains phytoœstrogènes
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
Tatoués à la naissance, adoptés par d'autres mères ou nourris chaque jour de suspensions bactériennes pendant la lactation, les souriceaux de 36 portées sont suivis en croissance puis tués pour accéder à leur contenu intestinal. Avec 72 femelles adultes, 346 souris au total vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger. L'objectif est de reproduire chez la souris la variabilité humaine du microbiote à transformer les isoflavones du soja. Les mères non retenues pour un recyclage sont elles aussi tuées, l'étude ne portant que sur les descendants.
Objectifs
Ce projet vise à développer un modèle préclinique reproduisant la disparité interindividuelle qui existe chez les humains quant à la capacité de leur microbiote intestinal à convertir certains composés végétaux – les isoflavones (IFs) qui constituent un sous-groupe des phytooestrogènes- en métabolites capables de mimer l’activité des oestrogènes. Chez l’être humain, cette disparité interindividuelle est supposée être à l’origine des susceptibilités variables vis-à-vis des pathologies hormono-sensibles (ex cancers du sein, de la prostate…). Or chez les rongeurs, par ailleurs cruciaux pour l’étude de ces telles pathologies, cette disparité n’est pas observée entre les individus appartenant à une même souche génétique mais elle a été constatée entre individus de souches différentes ou issus d’élevages différents. Les expérimentations menées dans ce projet auront donc 3 objectifs, chacun donnant lieu à une procédure. Il s’agit de : 1) sélectionner des souris de souches différentes ou issues d’élevages différents dont les microbiotes intestinaux présentent effectivement des capacités différentes à convertir les IFs (procédure 1); puis 2) en tirant parti de l'influence prouvée de la souris allaitante sur l'assemblage du microbiote intestinal de sa progéniture, vérifier que ces différences sont transmises durablement par adoption dès la naissance (procédure 2) ; et enfin, dans le scenario où les adoptions se révèleraient inefficaces, 3) tester si les différences peuvent être induites par l’administration orale précoce de souches bactériennes capables ou non de dégrader les IFs (procédure 3).
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de disposer d’un modèle de souris plus représentatif de la physiopathologie humaine qui reproduira la disparité des capacités des microbiotes intestinaux individuels à convertir les IFs en molécules dotées d’activités biologiques mimant celles des œstrogènes. Un tel modèle constituera une avancée notable pour étudier le rôle de l’alimentation, en particulier végétale, dans les situations de perturbation endocrinienne et de cancers hormonodépendants et améliorer les stratégies de leur prévention primaire et secondaire.
Procédures
Les 72 souris femelles utilisées à l’âge adulte dans le cadre de la procédure 1 seront soumises à un suivi de poids vif, un test nutritionnel et, en une unique occasion, à un prélèvement sanguin sur animal vigile (
Impact sur les animaux
Pour les souris incluses dans ce projet, les nuisances induites par les procédures consisteront en : - du stress induit par les adoptions (procédure 2), l’ajustement des portées et les suivis de croissance (procédures 2 & 3) ; - des contentions (> 2min) appliquées lors des prélèvements sanguins qui seront effectués sur les femelles adultes vigiles (procédure 1) et lors des biberonnages (procédure 3).
Devenir
La mise à mort des femelles incluses dans la procédure 1 et des descendants inclus dans les procédures 2 & 3 est rendue nécessaire par le besoin d’accéder aux contenus intestinaux (grêle et caeco-côlon). Les mères génitrices ou allaitantes utilisées dans les procédures 2 et 3 et non acceptées pour recyclage par les autres personnels seront également mises à mort puisque l’étude porte uniquement sur les descendants.
Remplacement
La nature des métabolites produits par le microbiote intestinal à partir des isoflavones (IFs) est la résultante entre le devenir digestif de ces IFs, déterminé en partie par la physiologie intestinale de l’animal étudié et les potentialités métaboliques du microbiote, déterminé par la nature des espèces bactériennes qui le composent, leurs interactions et les conditions physicochimiques intestinales qui régulent son activité. En conséquence, seule l’étude in vivo, qui rend pleinement compte des processus digestifs et absorptifs d’une part et de la physiologie des écosystèmes microbiens d’autre part, permet de mesurer la capacité du microbiote à métaboliser les IFs de façon pertinente.
Réduction
Le nombre d’animaux est calculé en tenant compte du principe de réduction ainsi que des nombres d’individus nécessaires à l’obtention d’une conclusion significative, des risques de gestation non confirmée ou de taille de portée insuffisante. Les nombres d’individus nécessaires ont été déterminés par calcul statistique d’effectif à partir de concentrations plasmatiques en métabolites bactériens produits à partir des IFs, mesurées chez des souris placées en conditions favorisant ou non ce métabolisme. La procédure 1 repose sur le traitement de souris adultes, chacune constituant un individu statistique indépendant. De ce fait, 9 souris de chacun des 5 types (souche X élevage) seront commandées afin de permettre la comparaison entre chaque type. La procédure 2 repose sur le transfert de microbiotes depuis des mères allaitantes vers des souriceaux adoptés, l’individu statistique indépendant correspond donc à la portée. Ainsi, 20 souris saillies de l’avant-veille seront commandées afin de garantir l’obtention de 18 mères allaitantes à chacune desquelles seront confiés des portées issues de 18 femelles de fond génétique approprié. Ce nombre sera réduit de 10 dans le cas où les souris de fond génétique approprié constitueraient l’un des 2 types de souris sélectionnés à l'issue de la procédure 1. Les 108 (54 mâles + 54 femelles) souriceaux conservés à la mise-bas permettront d’inclure 2 stades de développement dans notre étude pour établir la durabilité des modifications du microbiote tout en limitant les biais éventuels (effets « portée » et « cage ») et en évitant l’isolement des animaux. La procédure 3 est basée sur l’administration à des souriceaux de suspensions bactériennes destinées à modifier durablement l’assemblage néonatal de leur microbiote intestinal.. Du fait de la période d’intervention, l’individu statistique indépendant correspond à la portée. Ainsi, 20 souris de fond génétique approprié, saillies de l’avant-veille seront commandées afin de garantir l’obtention de 18 mères allaitantes dont les portées auront été ajustées à 6 souriceaux. Les 108 souriceaux seront utilisés de la même façon que lors de la procédure 2. Avant leur mise à mort, les animaux devenus inutiles seront proposés pour d’éventuels projets ancillaires et un appel à mutualisation sera effectué en amont des dissections post-mortem, afin de valoriser les organes non utilisés dans ce projet.
Raffinement
Le stress généré par chacune des procédures sera limité du fait de leur mise en œuvre par un personnel compétent et entraîné, dans le respect de la charte nationale sur l’éthique de l’expérimentation animale. En outre, l’enrichissement des cages à l’aide de frisottis pour le nid et de tunnels et le co-hébergement pendant les périodes hors reproduction contribueront à minimiser le stress des mères et des souriceaux. Pour faciliter les adoptions programmées dans le cadre de la procédure 2, les souriceaux seront délicatement frottés avec la litière souillée des mères adoptives lors de la constitution des portées. Pour atténuer le stress lié aux « biberonnages », les portées seront maintenues sur tapis chauffants pendant leur réalisation. L’absence de nuisance durable sur le bien-être animal sera néanmoins vérifiée par observation des animaux lors des visites qui seront effectuées quotidiennement, y compris le week-end. L’évaluation de l’état des animaux sera alors effectuée en référence à une liste d’indicateurs adaptés à chaque stade de développement. Elle conditionnera les éventuelles décisions d’actions palliatives ou suppressives (administration d’analgésique, arrêt des supplémentations, voire décision d’euthanasie).
Choix des espèces
Le choix de la souris trouve son origine à la fois dans l’utilisation validée de ce modèle animal dans les études portant sur les pathologies hormonodépendantes (en particulier les cancers) et dans le fait que les disparités inter-souches quant à l’activité du microbiote intestinal aient été décrites pour cet animal. Ce modèle présente en outre l’intérêt d’héberger un microbiote intestinal qui s’établit au cours des premières semaines de vie. L’utilisation de souriceaux allaités dans 2 des 3 procédures permet donc de maximiser nos chances de moduler le microbiote intestinal qui s'assemble à cet âge. Enfin, nos travaux antérieurs ont permis aux personnels impliqués dans ce projet d’acquérir une bonne maitrise de ce modèle.
Etude du rôle d’une protéine pancréatique dans l’apparition de troubles de la régulation de la glycémie et/ou de tumeurs du pancréas
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
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Scarifiées à la queue pour des prélèvements répétés de gouttes de sang, 1 344 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles portent des mutations reproduisant un diabète ou des tumeurs du pancréas et reçoivent des injections activant la mutation, des gavages, un régime gras et des tests de glycémie répétés. Certains fœtus sont traités à travers la mère gestante. Le porteur qualifie ces souris de "modèles uniques au monde" et affirme que la mesure de la glycémie ne peut se faire qu'in vivo.
Objectifs
Récemment, une nouvelle mutation d’une protéine pancréatique a été décrite dans plusieurs familles de patients. Cette mutation cause un diabète chez les hommes, et des tumeurs du pancréas chez les femmes. Pour le moment, son mode d’action n’est pas connu. Les hommes touchés développent un diabète particulier différent du diabète de type 1 auto-immun et du diabète de type 2 lié à l’obésité. Les femmes présentent quant à elles des tumeurs particulières du pancréas issues des cellules productrices d’insuline, entrainant une sécrétion excessive et incontrôlée d’insuline qui provoque des hypoglycémies répétées (baisse anormale du sucre dans le sang). L’objectif de ce projet est donc de rechercher les mécanismes cellulaires et moléculaires responsables de ces troubles du pancréas. A plus long terme, ces recherches devraient permettre d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et ainsi de proposer de nouveaux traitements.
Bénéfices attendus
Cette étude présente un grand intérêt pour le traitement à la fois du diabète et du cancer du pancréas puisque les mutations de notre protéine d’intérêt ont été décrites dans ces deux pathologies. Sur le plan clinique, nous prévoyons des retombées potentielles à moyen et à plus long terme. En effet, le diabète est une maladie métabolique complexe qui implique souvent plusieurs gènes. Cette hétérogénéité rend difficile son étude. Il existe aussi certaines autres formes de diabète qui n’impliquent qu’un seul gène. Elles sont présentes soit chez des nouveau-nés, soit chez de jeunes adultes. Dans ce contexte, il est plus facile de comprendre les mécanismes à l’origine de la maladie et ainsi de progresser vers des voies thérapeutiques. C’est le cas du facteur que nous étudions au laboratoire, qui est produit dans le pancréas. Une seule mutation du gène codant pour ce facteur suffit à déclencher un diabète. Nous pensons donc que notre étude chez la souris pourra permettre non seulement de décrire une nouvelle forme de diabète monogénique, mais aussi d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques permettant d’élaborer de nouveaux traitements. Le facteur que nous étudions est également associé à l’apparition de tumeurs pancréatiques chez des patients. Son rôle biologique reste toutefois encore mal compris à ce jour. Notre projet permettra d’élucider son implication dans le cancer pancréatique qui représente une cause de mortalité importante.
Procédures
Dans ce projet, nous utiliserons des souris qui portent des mutations représentatives de celles portées par des patients qui présentent soit un diabète, soit des tumeurs du pancréas. Ces souris seront examinées à différents stades de la vie, allant de la vie fœtale à des stades âgés. Certains des animaux utilisés nécessitent l’injection d’un composé pour activer la mutation étudiée. Les animaux adultes vigiles (éveillés) porteurs de cette mutation inductible, recevront une ou cinq administrations de la substance par injection soit une (ou trois) administrations par voie orale, soit une administration par application d’une solution sur la peau (1 ou 3 fois) (durée de chaque geste inf à 30sec). Des fœtus seront également traités en administrant le composé chez la mère gestante : soit par gavage (1 à 2 doses), soit par injection (1 ou 2 fois) soit dans l’alimentation pendant une semaine (durée de chaque geste inf à 30 sec). Ces mêmes animaux seront ensuite étudiés grâce à des expériences de mesure de la régulation de la glycémie. Pour cela, ils auront un prélèvement, puis ils seront placés à jeun pendant 16 heures, et auront un second prélèvement (durée de chaque prélèvement inf à 10sec). Ils recevront une injection (10 sec) suivie de 5 prélèvements d’une goutte de sang durant les 2h suivantes. Trois jours plus tard, ces gestes seront répétés sur ces mêmes souris. Dans le cadre d’une étude longtudinale, ce lot de souris pourra être soumis à ce type d’injection puis prélèvement au maximum 3 fois lors de ces 2 tests (durée de chaque prélèvement inf à 10sec). Enfin, certaines souris seront exposées à un régime riche en graisse pendant des durées allant de 14 jours à 3 mois. Ces mêmes animaux seront ensuite étudiés grâce à des expériences de mesure de la glycémie, impliquants une injection et 7 prélèvements d’une goutte de sang, Trois jours plus tard, ces gestes seront répétés sur ces mêmes souris (durée de chaque prélèvement inf à 10sec).
Impact sur les animaux
Les modèles générés pour l’étude n’ont pas de phénotype dommageable. Les nuisances attendues sont celles liées aux différentes injections. Ces nuisances correspondent à l’introduction d’une aiguille et donc à des douleurs associées à une injection classique. Celles-ci sont de courte durée, et ces différentes injections ne provoquent aucun autre effet secondaire à l’exception de la nuisance de l’injection. Les souris exposées à régime particulier (riche en graisse) peuvent présenter une prise de poids sans conséquence sur le bien-être des animaux. Après injection, nous nous attendons à observer une légère hyperglycémie (élévation de la glycémie) à la fois chez les mâles et les femelles lorsque des tests métaboliques seront effectués. Sur la base de nos premiers résultats, l’hyperglycémie devrait être moindre chez les femelles. Néanmoins, cette hyperglycémie modérée ne sera probablement que passagère, et une glycémie normale sera rétablie après quelques heures. Pour les mesures de glycémie, le premier prélèvement étant réalisé après une légère scarification de la queue et les suivants après le retrait de la croûte, ce geste entraînera une douleur légère et de courte durée. Cela prend 10 à 20 secondes maximum répétées 5 fois sur 120 minutes, les temps de l’expérience.
Devenir
Les animaux seront mis à mort pour des analyses post-mortem.
Remplacement
Les souris que nous utilisons sont des modèles uniques au monde. Les paramètres physiologiques, c’est à dire les mesures de glycémie et d’insulinémie ne peuvent être effectuées que in vivo. De plus, il existe un dialogue entre les différents organes de la souris. Cette interaction entre les différents organes impliqués dans le métabolisme glucidique de la souris -le foie, le muscle et le tissu adipeux- ne peut être analysée que dans un organisme entier vivant. Néanmoins, pour limiter les investigations in vivo, un maximum d’informations proviendra d’analyses sur des tissus fixés et d’analyses bio-informatiques in silico à partir de prélèvement post-mortem. Nous effectuerons également des expériences in vitro quand cela est possible pour limiter les expériences in vivo. Par exemple, la culture d’îlots de Langerhans prélevés sur des souris post-mortem, un animal pouvant générer environ 100 îlots qui sont ensuite stimulés in vitro..
Réduction
Nos modèles représentent des modèles uniques au monde pour étudier les pathologies trouvées chez l’homme. En effet, ce sont le seul moyen d’étudier les effets d’une mutation, qui chez l’homme, déclenche un diabète ou un insulinome. Les stratégies d’accouplement ont été optimisées afin de réduire le nombre d’animaux.. D’après la littérature, nous avons défini la taille de nos groupes pour permettre des résultats concluants et faire des analyses statistiques. Pour réduire le nombre de souris utilisées, une étude pilote sera réalisée pour certains modèles de souris avant de définir les conditions optimales. Une approche Go/No Go sera ensuite appliquée afin de déterminer si les inductions pour activer la mutation étudiée se feront au stade fœtal ou adulte. Cela signifie que nous ferons un choix de la méthodologie utilisée selon les résultats préliminaires obtenus. Si nous constatons que l’activation de la mutation est satisfaisante pendant le développement foetal, nous choisirons plutôt cette méthode et nous n’activerons pas la mutation au stade adulte.
Raffinement
En accord avec les recommandations internationales dans le domaine du diabète et de la cancérologie, les animaux seront suivis régulièrement afin d'assurer leur bien-être et les expérimentations seront arrêtées avant la souffrance des animaux. Une grille de score sera également mise en place. Dans le cadre des procédures, toutes les manipulations seront réalisés pour garantir le meilleur confort à l’animal. En particulier, lors des expériences impliquant des injections, les animaux seront observés de façon quotidienne, de manière à surveiller l'état général de la souris. Pour rappel, nous n’attendons pas de nuisance particulière, hormis une légère hyperglycémie chez les mâles après injection. De plus, les animaux aux stades fœtal et nouveau-né seront utilisés uniquement pour des prélèvements d’organes après injection. Aux stades plus tardifs, les tests réalisés ne nécessitent pas d’utiliser des analgésiques pour ces tests.
Choix des espèces
Nos modèles murins sont uniques et la souris est le seul organisme existant qui puisse permettre d’étudier l’effet de mutations de notre protéine d’intérêt. Etant donné son cycle de reproduction et sa parenté biologique avec l’homme, la souris constitue un modèle de choix pour mener nos expériences. De plus, il est accepté et validé par la communauté internationale que la souris est pleinement appropriée pour les études du métabolisme que nous proposons. Les stades de développement étudiés sont les suivants : fœtus (E18,5), 1 mois, adultes de 3 mois, 6 mois, 12 mois, 18 mois, et 24 mois. En effet, on sait que notre protéine d’intérêt peut jouer un rôle dans la différenciation des cellules pancréatiques pendant la vie fœtale, mais aussi sur leur prolifération pendant la période postnatale jusqu’à un mois.. Nous souhaitons donc déterminer si la mutation étudiée affecte ces cellules à ces stades. Plus tard, cette mutation pourrait déclencher un diabète ou une tumeur pancréatique, selon le stade de la vie de la souris. En effet, on sait que ce type de phénotype est très dépendant du métabolisme et de l’âge de la souris). C’est pour cette raison qu’il est impératif d’étudier le phénotype des souris à ces différents stades de la vie adulte.
Caractérisation du rôle de régulateurs de l’intégrité génomique et du microenvironnement hépatique dans des modèles murins de stéatose-stéatohépatite et de cancer du foie. EU 2/2 – MODIFICATION
- Recherche appliquée
- Troubles gastrointestinaux
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
4608 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des régimes gras et sucrés pendant six à douze mois pour reproduire une stéatose évoluant vers un cancer du foie, avec échographies sous anesthésie tous les quinze jours et, pour certaines, une chirurgie terminale. Une prise de poids importante, l'anesthésie répétée et le développement tumoral peuvent altérer leur état général. Le porteur justifie ce total de 4608 animaux par un calcul de puissance sans en détailler le résultat, sur un projet qui reste une caractérisation de mécanismes.
Objectifs
Chaque année, plus de 900 000 personnes sont diagnostiquées avec un cancer du foie et environ 800 000 personnes succombent à la maladie, ce qui en fait la troisième cause de décès par cancer dans le monde. En raison de l’épidémie mondiale de diabète et d’obésité, l’incidence de ce cancer ne cesse d’augmenter et malheureusement les options thérapeutiques restent limitées. Ce projet de recherche vise à définir le rôle d’acteurs clés dans le contrôle de l’intégrité génomique mais également du microenvironnement immunitaire hépatique lors du développement de maladies métaboliques telles que la stéatose et la stéatohépatite, qui peuvent conduire au cancer du foie ou carcinome hépatocellulaire. (MODIFICATION) L'ajout des prélèvements sanguins nécessite une modification du projet sans ajout d'animaux.
Bénéfices attendus
Les stratégies thérapeutiques mises en jeu dans la lutte contre le cancer du foie sont à l’heure actuelle très limitées et souffrent d’un manque de compréhension (1) des mécanismes cellulaires et moléculaires mis en jeu dans le contrôle du potentiel prolifératif des hépatocytes (cellules majoritaires du foie) et (2) du rôle du microenvironnement immunitaire, lors du développement de ce cancer, notamment dans un contexte de perturbations métaboliques. Les résultats de ce projet devraient nous permettre de mieux caractériser le rôle de ces différents mécanismes et acteurs dans la maladie, de développer de nouveaux outils diagnosticet pronostic dans la prise en charge du cancer du foie et conduire également dans un futur proche à l’émergence de nouvelles pistes thérapeutiques.
Procédures
Une partie des animaux recevra une injection intraveineuse unique sous anesthésie générale permettant l’expression d’un gène d’intérêt (1 fois, 5 minutes/animal). Tous les animaux seront soumis à différents régimes alimentaires modifiés (enrichi en gras, sucre, etc.) permettant de reproduire la pathologie étudiée pour une durée de 6 à 12 mois selon les régimes. Une partie de ces animaux sera suivie par échographie hépatique sous anesthésie générale pendant 10 minutes tous les 15 jours (8 à 12 échographies en moyenne par souris) (MODIFICATION: et trois prélèvements sanguins seront réalisés sur ces animaux au cours du projet (3 fois, 1 minutes, animal vigile)]. Une autre partie des animaux sera impliquée dans une chirurgie terminale sous anesthésie et analgésie (15 minutes par animal). (MODIFICATION :Un prélèvement sanguin de plus grand volume sera réalisé sur animal anesthésié et analgésié en fin de projet (1 fois, 2 minutes)). Une partie des animaux sera sujette à un transport entre centres de recherche. L’ensemble des animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire.
Impact sur les animaux
Dans le cadre de ce projet nous procéderons à une injection sous-cutané et un certain inconfort ou stress, limité dans le temps (passage de l’aiguille au travers de la peau et du péritoine) pourra être ressenti par les animaux. Par ailleurs, du fait des différents régimes alimentaires auxquels seront soumis les animaux, une prise de poids importante est attendue, pouvant modifier la mobilité et le comportement des animaux. L’anesthésie pourra engendrer une baisse de la thermorégulation et dans de rares cas une détresse cardio-respiratoire. Enfin, du fait d’un développement tumoral attendu au niveau du foie, les animaux pourraient être sujets à une altération de leur état général. (MODIFICATION : De la douleur légère de courte durée peut être ressentie au point de prélèvement pour les prélèvements sanguins. Dans de très rares cas une perte de sang hémorragique peut être observée).Le transport des animaux entre les deux établissements utilisateurs impliqués peut aussi être stressant pour les animaux.
Devenir
Pour ce projet de recherche, des prélèvements et analyses sont nécessaires post-mortem et cela implique donc l’euthanasie (par une méthode réglementaire) de l’ensemble des animaux (4608).
Remplacement
Pour la réalisation de ce projet, l'utilisation d'animaux vivants, en l’occurrence ici le modèle murin, est indispensable car il constitue le seul modèle préclinique qui permette d’invalider ou d’induire l’expression de gènes de manière tissu-spécifique pour caractériser l’implication de ces derniers dans les mécanismes moléculaires induisant la séquence stéatose/stéatohépatite/carcinome hépatocellulaire. Par ailleurs, le foie est un organe composé de plusieurs types cellulaires. La transformation hépatocytaire requiert des interactions complexes avec le microenvironnement cellulaire mais aussi l’environnement métabolique et les autres organes pathologiques, notamment lors de la stéatose non alcoolique du foie. L’usage exclusif de lignées cellulaires ne permettrait donc pas d’appréhender cette problématique dans sa globalité.
Réduction
4608 animaux seront utilisés dans ce projet, la taille des effectifs a été établie grâce à un calcul de puissance et des tests statistiques seront utilisés pour une interprétation fiable des résultats. Nous pourrons être amenés à manipuler moins de souris si l’effet observé s’avère significatif au cours des premières expériences. L’étude sera arrêtée si l’expérience initiale invalide l’hypothèse de travail. Plusieurs tissus seront prélevés et soumis à diverses analyses (immunologiques, histologiques ou de biologie cellulaire et moléculaire) pour extraire le maximum de données de chaque expérimentation.
Raffinement
L'ensemble de ce projet a été mis au point afin de permettre une interprétation fiable dans le respect du bien-être animal. Les animaux provenant de l’extérieur seront acclimatés une semaine au sein de l’animalerie. Les animaux seront observés quotidiennement afin de respecter leur bien-être. Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation. Le milieu est enrichi avec plusieurs enrichissements. Nous nous efforçons à chaque instant de raffiner nos procédures afin de garantir le bien-être des animaux grâce à une surveillance attentive (point limite) et des soins adaptés (anesthésie, analgésie, etc.). Toute manipulation invasive sera précédée d’une courte anesthésie générale. Le niveau d’anesthésie sera régulièrement contrôlé tout au long de la procédure par test des réflexes et de la respiration et pour prévenir d'une potentielle hypothermie les animaux seront placés sur une plaque chauffante. La mise en place d’une grille de suivi strict des points limites permettra d’éviter au maximum le stress et/ou la douleur au cours de l’expérimentation. Dans le cas où un point limite sera atteint avant la fin de l’expérimentation, l’euthanasie anticipée de l’animal sera faite. Enfin une veille scientifique continue sera effectuée, évitant ainsi toute expérimentation déjà rapportée dans la littérature.
Choix des espèces
Pour la réalisation de ce projet, l'utilisation d'animaux vivants est indispensable pour déterminer les mécanismes moléculaires conduisant au carcinome hépatocellulaire. Nous avons choisi la souris, car en plus de partager plus de 90 pourcents de gènes communs avec l’homme, il existe pour cette espèce des modèles génétiquement altérés pertinents pour l'étude. Les souris utilisées pour ce projet de recherche sont de jeunes adultes (6 semaines de vie) afin de disposer d'un foie largement engagé dans un état de différenciation avec un système immunitaire en fin de maturation. A ce stade, le tissu hépatique garde une capacité de prolifération en réponse à différents stimuli environnementaux, capacité essentielle notamment dans la régulation des lésions hépatiques qui prennent place dans la séquence stéatose/stéatohépatite.
Etude par imagerie moléculaire du rôle de l’inflammation intestinale dans l’accident vasculaire cérébral chez la souris Mus musculus – Etude pilote
- Recherche fondamentale
- Multisystémique
- Oncologie
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
- Système nerveux
À J1, une colite est déclenchée chez la moitié des 120 souris par un produit dans l'eau de boisson, à J5 vient une IRM sous anesthésie, à J6 un AVC provoqué par injection de thrombine lors d'une chirurgie d'une à deux heures, puis deux IRM à J7 et J13. Ces souris subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère, avec diarrhées, saignements rectaux et faiblesse d'une patte. L'étude déclare n'être qu'un pilote, destiné à calibrer une expérience plus large sur les liens entre inflammation intestinale et AVC. Toutes sont tuées à J13 par exsanguination pour prélever cerveau et intestin.
Objectifs
Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent un enjeu majeur de santé publique. Le traitement de l’AVC ischémique repose actuellement sur la thrombolyse et/ou la thrombectomie. Cependant, ces interventions ne sont pas toujours réalisables et ne garantissent pas une récupération fonctionnelle complète. Cela justifie le développement de nouveaux outils pronostiques et thérapeutiques. Le rôle de l’inflammation intestinale dans la pathophysiologie de l’AVC suscite un intérêt croissant. Plusieurs travaux récents mettent en évidence des interactions étroites entre inflammation intestinale et neuroinflammation post-AVC. Dans ce contexte, l’objectif principal de ce projet pilote est de réaliser des expérimentations préliminaires visant à évaluer l’impact d’un état inflammatoire intestinal élevé sur la sévérité de l’AVC dans un modèle murin. Les données obtenues permettront d’optimiser les protocoles ultérieurs, en fournissant notamment les éléments statistiques nécessaires à une estimation rigoureuse du nombre d’animaux requis, dans une logique de réduction et de raffinement conformément aux principes des 3R. Ces expérimentations préliminaires aideront également à identifier d’éventuelles contraintes techniques ou biologiques, afin d’ajuster au mieux les procédures et d’améliorer le bien-être animal.
Bénéfices attendus
Les résultats obtenus dans le cadre de cette étude pilote constitueront une base expérimentale pour une étude de plus grande envergure, destinée à approfondir l’analyse des interactions entre l’inflammation intestinale et la neuroinflammation post-AVC.
Procédures
Les animaux seront soumis à une séquence expérimentale unique comprenant l’induction d’une inflammation intestinale, des examens IRM, l’induction d’un AVC thromboembolique et la mise à mort pour analyses histologiques. 1. Induction de l’inflammation intestinale (J1–J5) Chez la moitié des animaux (n = 60), une inflammation intestinale modérée sera induite par administration de DSS 2 % dans l’eau de boisson pendant 5 jours. Cette étape ne nécessite pas d’anesthésie. Un suivi clinique quotidien sera assuré. 2. IRM moléculaire (J5) Tous les animaux (n = 120) seront anesthésiés à l’isoflurane (2 % dans O₂/N₂O 30/70) pour un examen IRM de 30 à 45 minutes. Un cathéter sera inséré dans la veine caudale pour l’injection de MPIO, puis retiré en fin de séance. Une analgésie locale (lidocaïne/xylocaïne) sera appliquée au point d’insertion. 3. Induction du modèle d’AVC (J6) Sous anesthésie générale (isoflurane 2 % dans O₂/N₂O 30/70) et analgésie systémique (buprénorphine 0,1 mg/kg s.c. en prémédication), une chirurgie stéréotaxique sera réalisée pour induire une ischémie focale par injection de thrombine dans l’artère cérébrale moyenne. La procédure dure 60 à 90 minutes. Les animaux recevront ensuite soit du tPA (10 mg/kg i.v.), soit une solution saline. 4. IRM post-AVC (J7 et J13) Deux nouveaux examens IRM seront réalisés sous les mêmes modalités anesthésiques (isoflurane 2 %, durée 30–45 min) afin d’évaluer le volume lésionnel, la neuroinflammation et l’inflammation intestinale. 5. Mise à mort et prélèvements (J13) À l’issue du dernier examen, les animaux encore sous anesthésie générale seront mis à mort par exsanguination induite par perfusion intracardiaque de sérum physiologique (isoflurane 5 % en O₂/N₂O 30/70 ; fentanyl 0,3 mg/kg i.p. en prémédication). Les organes d’intérêt (cerveau, intestin) seront prélevés immédiatement pour analyses histologiques.
Impact sur les animaux
Le modèle d’induction d’une inflammation intestinale par traitement au DSS peut entraîner une perte de poids, des diarrhées et des saignements rectaux. Ces symptômes seront suivis avec attention grâce à l’utilisation quotidienne d’échelles de scores cliniques déjà établies, permettant un ajustement rapide des soins si nécessaire. Nos travaux antérieurs ont de plus montré que la dose de 2 % utilisée dans cette étude n’entraîne que des signes modérés de colite tout en induisant une inflammation intestinale suffisante pour atteindre les objectifs scientifiques du projet. Concernant le modèle d’AVC, certains animaux peuvent présenter des signes transitoires de douleur dans les heures suivant la chirurgie, ainsi qu’un affaiblissement temporaire de la patte avant gauche, correspondant à la zone cérébrale lésée, qui disparaît généralement au cours de la première semaine. Afin de limiter au maximum toute forme d’inconfort ou de souffrance, des analgésiques locaux seront appliqués au niveau du site chirurgical avant l’intervention, et des analgésiques systémiques seront administrés avant et après l’intervention. La surveillance quotidienne des animaux, associée à ces conditions environnementales contrôlées et à la prise en charge analgésique, permettra de réduire autant que possible les nuisances et la douleur liées aux procédures expérimentales.
Devenir
À l’issue de la procédure expérimentale, l’ensemble des animaux (n = 120) seront mis à mort afin de permettre la réalisation d’analyses histologiques indispensables à la compréhension des mécanismes étudiés. Ces prélèvements visent notamment à confirmer et compléter les observations issues des analyses d’imagerie in vivo (IRM), en permettant une évaluation fine des lésions cérébrales, de la neuroinflammation et de l’inflammation intestinale. Les échantillons obtenus fourniront également les données quantitatives nécessaires à l’optimisation et à la standardisation des protocoles ultérieurs. La mise à mort interviendra à la fin de la procédure. La mise à mort de tous les animaux se justifie par la nécessité scientifique de disposer de tissus parfaitement préservés pour les analyses post-mortem et par le souci constant de limiter toute utilisation et toute souffrance inutile, conformément aux principes de remplacement, de réduction et de raffinement (3R).
Remplacement
Les modèles animaux constituent à ce jour les outils expérimentaux les plus pertinents pour répondre à la question scientifique posée. En effet, aucun modèle de substitution disponible actuellement ne permet de reproduire la dimension multi-organe de la pathophysiologie de l’AVC étudiée ici et, donc d’apporter une réponse adéquate à la problématique susmentionnée.
Réduction
L’utilisation d’animaux à des fins scientifiques ne pouvant être ici exclue, nous veillerons à en limiter le recours au strict nécessaire. La présente demande d’autorisation de projet couvre une étude pilote, dont les résultats permettront de mieux anticiper et d’optimiser l’utilisation d’animaux lors des études ultérieures. Nonobstant le caractère préliminaire de cette étude, nous nous attachons à réduire le nombre d’animaux employés, tout en conservant un effectif suffisant pour assurer la robustesse et la validité des analyses. Par ailleurs, l’utilisation de méthodologies d’imagerie in vivo autorise le suivi longitudinal des mêmes individus et contribue, de fait, à la réduction du nombre total d’animaux nécessaires. L’estimation du nombre d’animaux nécessaires tient également compte des aspects méthodologiques de la procédure expérimentale, notamment l’habileté et l’expérience de l’expérimentateur, ainsi que des risques de perte inhérents à la conduite de la procédure.
Raffinement
Au cours de la procédure expérimentale, une attention particulière sera portée au bien-être des animaux. La procédure inclut des modèles et des modalités d’imagerie susceptibles d’entraîner certaines nuisances et/ou un stress. Les animaux feront donc l’objet d’un suivi quotidien assuré par du personnel qualifié. Les symptômes intestinaux induits par le traitement au DSS seront évalués quotidiennement à l’aide d’une échelle de score spécifique, permettant d’anticiper la persistance ou l’aggravation des nuisances. Des protocoles validés d’anesthésie et d’analgésie seront également mis en œuvre, notamment lors de l’induction du modèle d’AVC et des examens IRM, afin de limiter au maximum toute forme de douleur, de détresse ou d’angoisse liées aux interventions. L’ensemble des manipulations sera réalisé par du personnel expérimenté et formé aux procédures chirurgicales et aux soins post-opératoires. Les animaux seront hébergés en petits groupes sociaux (n=5) dans des cages standard, dans des conditions conformes aux normes européennes en vigueur (température stabilisée à 21 °C, hygrométrie de 55 %, intensité lumineuse de 100 lux, et cycle lumière/obscurité de 12 h/12 h), avec du matériel d’enrichissement et un accès ad libitum à l’eau et à la nourriture.
Choix des espèces
La souris (Mus musculus) a été choisie comme espèce expérimentale pour ce projet en raison de sa pertinence scientifique et de sa faisabilité technique. La physiologie murine, notamment en ce qui concerne le système immunitaire intestinal et la réponse neuroinflammatoire post-AVC, présente des similitudes établies avec celle de l’humain, permettant ainsi d’étudier de manière appropriée les interactions entre inflammation intestinale et sévérité de l’AVC. De plus, des modèles murins bien caractérisés existent à la fois pour l’induction d’une colite expérimentale et pour l’ischémie cérébrale thromboembolique focale, avec des protocoles reproductibles et validés à l’échelle internationale. Enfin, aucune alternative in vitro ou modèle in silico ne permet aujourd’hui de reproduire de manière intégrée les interactions multi-organes dans le contexte post-AVC, rendant l’utilisation de la souris indispensable pour répondre aux objectifs scientifiques de ce projet. L’AVC est une pathologie qui touche principalement l’adulte, le plus souvent au-delà de 65 ans, mais son incidence augmente également chez l’adulte jeune. Pour reproduire au mieux la pathophysiologie humaine, les animaux seront utilisés à l’âge adulte (8 à 12 semaines), stade où la maturation physiologique et la réponse neurovasculaire sont comparables à celles de l’adulte humain.
Maintien de lignées de souris pour l’étude de cellules embryonnaires impliquées dans le développement de différents tissus
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
Pour maintenir neuf lignées de souris transgéniques, 11 040 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, avec une biopsie de la queue et un tatouage des coussinets réalisés sur l'animal vigile. L'objectif déclaré est de disposer d'assez d'animaux au bon génotype pour étudier des cellules embryonnaires liées à des maladies humaines. Le RNT ne précise pas comment ce chiffre de 11 040 se répartit entre les neuf lignées. Les souris au génotype recherché rejoignent d'autres projets, celles au génotype non voulu ou ayant servi à la reproduction sont tuées.
Objectifs
Ce projet a pour objectif le maintien des lignées de souris transgéniques permettant de mieux comprendre les mécanismes qui contrôlent le développement de tissus ou types cellulaires formés à partir d’une structure embryonnaire transitoire nommée la crête neurale. Des anomalies de développement ou de maintien de ces cellules conduisent à un certain de nombre de pathologies chez l’homme, dont les bases génétiques et physiopathologiques sont incomplètement caractérisées. Le maintien de neuf lignées transgéniques différentes permettra d’obtenir un nombre suffisant d’animaux d’intérêt pour mieux comprendre les bases génétiques de ces maladies et améliorer le diagnostic chez les patients.
Bénéfices attendus
Le principal bénéfice attendu du projet est d’avoir un nombre suffisant d’animaux d’intérêt pour augmenter la connaissance scientifique sur la formation de tissus ou types cellulaires dérivés d’une structure appelée la crête neurale en condition physiologique ou pathologique.
Procédures
Les souriceaux seront identifiés par tatouage aux coussinets digitaux réalisé avec un système de micro-tatouage. La biopsie sera réalisée sur animaux vigiles en même temps que le tatouage (procédure qui dure moins de 30 secondes).
Impact sur les animaux
La contention, la biopsie et le tatouage peuvent provoquer un stress chez l’animal. La biopsie et la piqure du coussinet lors du tatouage peuvent provoquer une douleur légère de courte durée.
Devenir
Les animaux seront mis à mort si leur génotype n’est pas celui attendu ou après accouplement, les autres seront utilisés dans des projets scientifiques.
Remplacement
Le recours à l’utilisation d’un modèle animal est indispensable afin de comprendre comment les mutations d’intérêts impactent le développement, le maintien des cellules et leurs interactions dans chaque organe.
Réduction
Les stratégies d’accouplements ont été calculées selon nos expériences antérieures pour générer un nombre suffisant d’animaux pour réaliser au mieux nos expériences.
Raffinement
Les animaux seront maintenus dans des cages contenant des enrichissements et en groupe social. Les souriceaux sont séparés de leur mère pendant 5 minutes maximum et sont surveillés après l’intervention pour vérifier qu’ils sont bien acceptés par leur mère.
Choix des espèces
Les mécanismes analysés sont très conservés entre l'homme et la souris. Le modèle animal permet donc d'étudier la fonction de chacun des gènes d'intérêt au cours du développement et dans des organes de choix (nerf sciatique, peau, intestin). De plus, il existe un ensemble d’outils qui ont été développés quasiment exclusivement chez la souris. Le tatouage des coussinets des phalanges est réalisé sur des souriceaux entre 7 et 10 jours. Le prélèvement caudal est fait en même temps pour permettre un génotypage avant le sevrage.
Développement d’un modèle murin d’initiation du cancer colorectal par induction locale
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système gastrointestinal
L'objet réel du projet est de mettre au point un modèle de cancer du côlon réutilisable dans d'autres études, présenté comme un "outil fiable" pour de nombreuses équipes. 180 souris génétiquement modifiées vont être utilisées, classées en souffrance modérée et toutes tuées pour analyse. Un polype est induit dans le côlon par une sonde rectale ou par injection chirurgicale sous anesthésie, avec apparition de tumeurs sur 16 à 24 semaines. La finalité affichée est la production d'un modèle animal servant à d'autres travaux, en amont de toute avancée thérapeutique.
Objectifs
Dans le cancer du côlon chez l’homme, les tumeurs commencent souvent par de petits amas de cellules appelés polypes, qui se forment dans le côlon. Mais dans les souris utilisées habituellement pour la recherche, ces polypes se développent surtout dans l’intestin, et très peu dans le côlon. Cela rend l’étude du cancer du côlon plus difficile. Nous cherchons donc à mettre au point une méthode qui permettrait de créer un polype précisément dans le côlon de la souris, pour que ce modèle ressemble davantage à la maladie humaine. Grâce à ce modèle, les chercheurs pourront comprendre comment les cellules du côlon se transforment en cellules tumorales, étudier comment le polype interagit avec son environnement dans le côlon et observer les premières étapes de la formation d’une tumeur. Une fois mis au point, ce modèle pourra être réutilisé dans plusieurs projets de recherche sur le cancer colorectal, ce qui évitera de recommencer tout le travail de mise au point à chaque fois. Il deviendra un outil fiable, pratique et utile pour de nombreuses équipes de recherche.
Bénéfices attendus
Notre projet consiste à créer chez la souris un modèle de cancer du côlon qui ressemble vraiment à ce qui se passe chez l’être humain. Cela permettra aux chercheurs d’étudier comment un simple polype (une petite excroissance dans le côlon) peut évoluer et devenir un cancer. Nous voulons aussi comprendre le rôle de tout ce qui entoure la tumeur, appelé microenvironnement : ce sont les cellules, les tissus et les molécules autour du polype, qui peuvent aider ou freiner son développement. Grâce à ce modèle, nous espérons découvrir ce qui se passe au tout début de la maladie et peut-être trouver des marqueurs qui permettraient de mieux diagnostiquer ou suivre le cancer du côlon chez l’homme. Ce projet est très important, car les premières étapes du cancer colorectal sont encore mal connues et difficiles à étudier sans un bon modèle.
Procédures
Les animaux auront soit une administration unique par voie rectale à l’aide d’une sonde de cathéter (moins de 10 minutes) ou une injection unique directement dans le côlon nécessitant une intervention chirurgicale. Les actes s’effectueront sous anesthésie générale gazeuse (moins de 30 minutes). Ils recevront une dose d’analgésique 30 minutes avant l’anesthésie, 8h après l’intervention et deux dose le lendemain (moins d’une minute).
Impact sur les animaux
La drogue utilisée n’est pas dangereuse aux doses utilisées, mais elle peut parfois provoquer une petite irritation. L’introduction d’une sonde rectale peut entraîner un léger inconfort. Après une intervention chirurgicale, les animaux peuvent ressentir une sensibilité et une petite inflammation autour de la zone opérée. Des petits amas de cellules (polypes) apparaitrons dans le côlon après traitement. Nous avons estimé les effets indésirables attendus sur les animaux en fonction du temps : 16 à 20 semaines après traitement : inconfort léger, parfois un peu moins d’activité ou un pelage moins soigné. 20 à 24 semaines après traitement : inconfort modéré, avec possible sensibilité abdominale, baisse d’énergie ou petites perturbations du transit.
Devenir
Les animaux seront mis à mort et les organes d’intérêts seront récupérés pour une analyse histologique post mortem.
Remplacement
Ce projet vise à développer un modèle murin du cancer colorectal., afin de mieux comprendre comment débute le cancer colorectal. Pour étudier ces mécanismes, il est nécessaire d’utiliser des organismes vivants complets, car ils possèdent l’ensemble des interactions naturelles présentes dans un corps (circulation sanguine, système immunitaire, environnement cellulaire complexe…). Les modèles murins utilisés dans ce projet reproduisent de manière fidèle les premières étapes de la formation des tumeurs intestinales. À ce jour, aucun modèle en laboratoire, comme les cultures de cellules, ne permet de reconstituer toutes les composantes d’un tissu vivant dans son intégralité. C’est pourquoi l’utilisation de ces modèles animaux reste indispensable pour répondre aux questions scientifiques posées dans ce projet.
Réduction
Nous avons choisi le nombre minimum de souris nécessaire pour obtenir des résultats fiables, en nous appuyant sur des données scientifiques et des méthodes statistiques. Nous utilisons des animaux des deux sexes afin de limiter le nombre total d’animaux élevés et utilisés. Nous commencerons par la méthode qui est moins invasive. Si elle fonctionne, la méthode plus lourde ne sera pas utilisée, ce qui réduira encore le nombre d’animaux nécessaires. Une fois la meilleure technique validée, elle pourra servir dans d’autres projets, évitant de répéter les mêmes étapes et contribuant à diminuer l’utilisation d’animaux à long terme.
Raffinement
Nous avons mis en place toutes les mesures nécessaires pour assurer le bien-être des animaux. Leur état sera vérifié chaque jour, et les procédures seront réalisées sous anesthésie pour éviter la douleur et réduire le stress. Les animaux seront maintenus au chaud jusqu’à leur réveil. Nous surveillerons attentivement tout signe de malaise (perte de poids, diarrhée, saignement, isolement…). En cas de problème, des actions rapides seront mises en place pour soulager l’animal, comme une alimentation plus facile à consommer, des améliorations de l’environnement ou l’administration d’antidouleurs en complément si besoin.
Choix des espèces
Ce projet nécessite un modèle animal proche de l’humain sur le plan physiologique. La souris utilisée ici reproduit très fidèlement les premières étapes du cancer colorectal, car elle développe les mêmes types de polypes que ceux observés chez l’homme. Aucune autre espèce ou modèle de laboratoire ne permet d’étudier aussi précisément le début de cette maladie. C’est pourquoi ce modèle de souris génétiquement modifié est indispensable pour mener à bien ce projet. Les animaux seront utilisés à partir de 2-3 mois d'âge selon le protocole établi dans la littérature ou lorsqu’ils auront atteint un poids minimum de 20g.
Role du GLP-1 dans l’homéostasie des cellules souches intestinales
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
Les souris perdant plus de 20 % de leur poids en une semaine sont retirées et tuées. 800 souris vont être utilisées, dont 120 opérées sans réveil, l'ensemble classé entre souffrance modérée et sans réveil. Les chirurgies provoquent une ischémie de l'intestin, suivie ou non d'une reperfusion, avec injections et prélèvements de sang. Le projet étudie le rôle d'une hormone, le GLP-1, dans l'atteinte de la barrière intestinale, avec un brevet déjà déposé sur son usage possible comme biomarqueur.
Objectifs
L'intestin, au-delà de sa fonction d'absorption des nutriments, constitue une formidable barrière entre le milieu externe et le milieu interne. Une perturbation de cette fonction barrière, caractérisée par une altération de la perméabilité intestinale , est associée à des pathologies inflammatoires chroniques et aiguës telles que l'ischémie mésentérique aiguë (IMA). L'infarctus de l'intestin est une urgence médicale qui ne peut être diagnostiquée précocement. Il s'agit de l'évolution de l'IMA, provoquée par un apport sanguin insuffisant à l'intestin, entraînant la mort intestinale. Son taux de mortalité est de 60 à 90 % en raison de la gravité de la maladie et de l'échec d'un diagnostic rapide. Au cours des dernières années, d’importants efforts cliniques et précliniques ont été déployés pour trouver des biomarqueurs capables de prédire les dommages gastro-intestinaux avant qu’ils ne deviennent irréversibles et ne se propagent au reste du corps. Un diagnostic plus précoce de l'ischémie intestinale permettrait des interventions plus précoces, pouvant aboutir à : 1) éviter une intervention chirurgicale ; 2) moins de morbidité postopératoire et une survie améliorée si la chirurgie était indiquée. Cela aurait également un impact direct sur l'utilisation des ressources de santé postopératoires, tant au niveau des soins aux patients que de la prestation des services de santé. Identifier un biomarqueur spécifique de l’IMA, utilisable en cas d'urgence clinique, constituerait une avancée majeure. Nous avons récemment identifié un nouveau biomarqueur sérique pour l'IMA : le Glucagon-like peptide 1 (GLP-1). Bien que les peptides de type glucagon soient largement utilisés en clinique, ils ne sont toujours pas utilisés comme biomarqueurs en biologie clinique. Les objectifs du projet actuel sont de comprendre le rôle du GLP-1 dans la perturbation de la barrière intestinale au cours de l'IMA.
Bénéfices attendus
Ce travail devrait permettre de répondre aux questions suivantes : 1. Le GLP-1 endogène sécrété lors d’une perturbation de la fonction barrière intestinale a-t-il un rôle dans cette fonction barrière notamment sur les cellules souches intestinales. ? Si oui, est il bénéfique ou non. ? 2. La sécrétion de ce GLP-1 vient il protéger les organes à distance de par ses propriétés anti-inflammatoires ? 3. Les agonistes GLP-1, actuellement utilisés en clinique humaine, pourraient ils être utilisés ou non lors de perturbation de la fonction barrière ? Ce travail présenté ici est la partie préclinique d’un projet de plus grande envergure pour lequel un brevet a été déposé et qui consiste à déterminer si ce GLP-1 pourrait être un biomarqueur de l’ischémie mésentérique. Comprendre pourquoi ce GLP-1 est sécrété de façon précoce lors de l’ischémie reperfusion et son rôle potentiel dans cette pathologie permettrait éventuellement, de pouvoir traiter de façon précoce les patients afin de réduire les conséquences drastiques sur l’intestin, conduisant le plus souvent à la mort de l’individu.
Procédures
L’ensemble des procédures décrites dans ce projet repose principalement sur des procédures chirurgicales dont l’objectif est d’induire une perturbation de l'homéosatsie des cellules souches intestinales en réalisant des ischémies mésentériques suivies ou non d’une reperfusion. La durée minimale de la chirurgie est de 30 minutes lors d’une ischémie et 20 minutes si elle est suivie d’une reperfusion. Certaines procédures vont nécessiter des injections intra-péritonéales (IP), ou des prélèvements de microgoutte de sang pour mesurer la glycémie. Ces manipulations se font soit sous anesthésie locale (prélèvement sanguin) soit sur animaux vigiles (injections IP) et ne prennent que quelques secondes quand réalisées par un opérateur maitrisant les gestes techniques ce qui sera le cas.
Impact sur les animaux
Les expérimentations d’ischémie et ou ischémie/reperfusion de ce projet se feront sur des animaux anesthésiés et il n’y aura aucun réveil de l’animal. Les seules manipulations sur animaux non anesthésiés seront les injections intrapéritonéales des molécules pharmacologiques ou les prélèvements de microgouttes de sang par la queue. Nous serons plus particulièrement attentifs lors des traitements chroniques de 2 semaines car il est parfaitement écrit dans la littérature que les molécules pharmacologiques utilisées réduisent la prise alimentaire. Ainsi un suivi de la masse corporelle toutes les 48h sera réalisé. Si aucun effet négatif ne sont décrits dans la littérature concernant les effets de ces molécules pharmacologiques nous seront également vigilants à tous signes susceptibles de traduire un inconfort voir une souffrance des animaux.
Devenir
A l’issue de chaque procédure, tous les animaux seront euthanasiés sous anesthésie afin de réaliser des prélèvements sanguins et tissulaires.
Remplacement
Le remplacement est impossible car il s’agit d’étudier des processus physiologiques mettant en jeu une sécrétion hormonale (GLP-1) dont les effets peuvent avoir lieu localement au niveau de l’intestin lui-même mais également au niveau d’autres organes distants. Il est donc indispensable de recourir au modèle animal pour une approche intégrée.
Réduction
Afin de limiter le nombre d’animaux nécessaires et le nombre d’expériences réalisées sur chaque animal, nous avons adopté la stratégie suivante : - Réduire le nombre d’animaux au minimum nécessaire à une analyse statistique robuste de cette expérience à l’aide de tests statistiques adéquats. En fonction de la distribution normale ou non des données, nous utiliserons des tests paramétriques ou non paramétriques sachant qu’il y a des variations individuelles des animaux, que ce soit dans les phases d’ischémie, de reperfusion ou bien lors de la mise en culture des cellules souches intestinales. L’utilisation de la dislocation cervicale réduit également considérablement la variabilité individuelle de tous les paramètres mesurés (Sanguins : cytokines, Perméabilité ; prélevement et Extraction de cellules souches intestinales...) engendrée par les difficultés de prélèvement chez les animaux ayant eu une ischémie.
Raffinement
Les animaux seront hébergés avec un enrichissement de leur milieu adapté comme des maisons leurs permettant de se cacher. Lors des traitements chroniques (2 semaines), ils bénéficieront d’un suivi de leur état général avec mesure de la masse corporelle toutes les 48h. Toutes les procédures expérimentales, les actes susceptibles d’entraîner une souffrance ou une douleur seront réalisés sous anesthésie générale (isoflurane 50mg/kg). En cas de perte de poids des animaux supérieure à 20% en 7 jours, ou tout autre signe suggérant une souffrance de l’animal (posture, absence de toilettage, craintif, etc) l’animal concerné sera retiré du projet (euthanasie par dislocation cervicale sous anesthésie à l’isoflurane). Aucun animal ayant subi une ischémie avec ou sans reperfusion ne sera réveillé et seront tous euthanasiés encore endormis. Enfin, un nombre restreint d’expérimentateurs disposant d’une formation et d’une qualification adéquate à l’expérimentation animale interviendra dans ce projet.
Choix des espèces
La souris est utilisée car son métabolisme présente de nombreuses similarités avec celui de l’Homme, en particulier au niveau intestinal. Elle exprime les mêmes protéines. En particulier le GLP-1 suit le même comportement chez l’Homme et la Souris. De plus nous avons vérifié que ce GLP-1 était également sécrété lors des ischémies expérimentales réalisées chez l’Homme. Ce modèle est largement documenté dans la bibliographie scientifique. Dans ce projet, nous serons probablement amenés à travailler sur des lignées de souris OGM présentant une délétion spécifique du gène codant pour le glucagon, Elles sont issues du fond génétique C57BL6/J. Ces souris n’ont pas un phénotype dommageable, elles se portent et se comportent bien et ont un état de santé général identique à des souris C57BL6/J non génétiquement modifiées. Il est également probable que nous utiliserons une lignée de souris OGM exprimant le marqueur des cellules souches intestnales (LGR5) couplé à une GFP. Cela permet de récuper spécifiquement les cellules souches (après un passage au Facs).
Etude in vivo de la protection de l’intestin et de son tissu de soutien suite à une interruption temporaire sanguine
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
1256 souris vont être utilisées dans des procédures menées sous anesthésie générale, les animaux étant tués avant tout réveil. Chacune subit une chirurgie de trente minutes à deux heures reproduisant une interruption puis un retour brutal de la circulation sanguine, la lésion dite de reperfusion, suivie d'un prélèvement de sang et d'organes. L'objectif déclaré est de tester des molécules protectrices de l'intestin après ce type d'accident vasculaire. Le porteur affirme qu'il n'existe "pas d'alternative" non animale, l'étude portant selon lui sur plusieurs organes en interaction.
Objectifs
Lors d’accidents graves touchant le ventre ou les jambes, un ballonnet peut être placé en urgence à l’intérieur de l’aorte pour arrêter un saignement important et sauver des vies. Ce ballonnet bloque temporairement le passage du sang, ce qui empêche les tissus de recevoir l’oxygène et les nutriments dont ils ont besoin. Si cette interruption dure trop longtemps, cela peut causer de graves dommages aux organes. Quand le ballonnet est retiré et que le sang recommence à circuler, certains tissus fragiles peuvent être endommagés par ce retour soudain du sang riche en oxygène. Ce phénomène, appelé « lésion de reperfusion », provoque la mort des cellules et peut entraîner une défaillance des organes. Aujourd’hui, il n’existe pas de traitement capable de protéger efficacement plusieurs organes contre ces lésions. Ce projet vise à mieux comprendre comment les cellules meurent après le retrait du ballonnet, et à tester un nouveau traitement à base de petites molécules naturelles (nommées peptides cardioprotecteurs) développé en laboratoire, qui a déjà montré des résultats prometteurs pour protéger le cœur lors d’attaques cardiaques.
Bénéfices attendus
A ce jour, il n’existe aucun traitement pharmacologique disponible pour traiter les lésions de reperfusion des organes abdominaux soumis à une séquence d’ischémie/reperfusion après la mise en place d’un système REBOA. A moyen terme, ce projet preuve-de-concept pourra apporter des bénéfices dans la pratique courante chirurgicale utilisant le clampage aortique abdominal ou des artères spécifiques pour les interventions sur les organes isolés. A long terme, ce projet innovant aura un impact considérable en santé humaine en diminuant la mortalité des patients présentant des traumatismes abdominaux pelviens causés par les accidents de la route ou chez les militaires mais également sur les coûts sociétaux associés directs (hospitalisation, rééducation) et indirects (arrêts maladie).
Procédures
1256 souris seront soumises à : 1 injection sur animal vigile de produits anesthésiants puis 1 injection de produits anesthésiants après sédation + 2 injections de sérum physiologique + 1 chirurgie sous anesthésie générale (durée entre 30 min et 2h) + 1 injection (de substances pharmacologiques ou sérum physiologique) + 1 prélèvement de sang total et des organes (15 min)
Impact sur les animaux
Les animaux subiront une intervention sans réveil avec anesthésie générale tout au long.
Devenir
Tous les animaux à l’issue de l’expérimentation seront mis à mort et les organes prélevés seront analysés afin de comprendre les mécanismes activés par le traitement protecteur.
Remplacement
Il n’y a pas d’alternative non-animale disponible pour ce projet car il est basé sur une étude multi-organes. D’une part, la protection par les molécules thérapeutiques doit se mesurer sur différents types de cellules, fonctionnelles, de soutien et vasculaires qui interagissent de manière complexe, ce qui est impossible à reproduire in vitro. D’autre part, l’injection des molécules doit se faire strictement par voie sanguine (IV) afin de mimer le cas clinique.
Réduction
Nous avons utilisé un outil informatique pour calculer le nombre d'animaux nécessaire pour avoir des résultats significatifs. Pour tenter de limiter le nombre d’animaux, l’analyse des résultats se fera au fur et à mesure des expérimentations. Cela permettra d’arrêter les inclusions dès la limite de significativité atteinte. Une autre mesure prise est l’analyse de plusieurs organes pour un même animal.
Raffinement
Les animaux subiront une anesthésie générale avec contrôle de l’analgésie pour une prise en charge optimale de la douleur. Le protocole a été optimisé de manière à ce qu’il soit le moins invasif : 1 seule injection sera pratiquée sur l’animal vigile, le reste sera effectué sur animal sédaté. Le contrôle de l’analgésie se fera par l’expérimentateur en pinçant les pattes antérieures et postérieures pendant toute la procédure pour vérifier l’absence de sensibilité. L’intubation (ventilation mécanique) sera opérée dès la sédation complète ainsi que l’hydratation sur une table chauffée permettant ainsi de préserver les constantes physiologiques cardiorespiratoires et maintenir l'animal en vie.
Choix des espèces
L’espèce Mus musculus a été choisie pour développer les modèles d’étude de l’équipe. Les raisons sont: - L’Homme et la souris possèdent 99% de gènes identiques donc le choix de la souris est très avantageux pour une étude qui permet d’étudier les effets d’un futur médicament - Des études montrent que presque tous les gènes associés à des maladies humaines sont retrouvés chez les rongeurs. - La souche de souris choisie est celle qui est reconnue internationalement et qui sera utilisée pour les études règlementaires pré-cliniques futures (toxicité, pharmacologie...) ; -Les résultats antérieurs obtenus par l’équipe montrent que ce modèle est proche de l’Homme (contrairement au rat). Les expériences pourront donc être réalisées sur les animaux âgés de 9 et 13 semaines correspondant à la population adulte humaine.
Evaluation des bienfaits pour la santé d’un aliment à base de féverole fermentée dans un modèle pré-clinique de souris sous régime riche en gras et en sucre.
- Recherche fondamentale
- Multisystémique
- Oncologie
- Système cardiaque
- Système gastrointestinal
76 souris mâles vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour prélèvement de sang intracardiaque et de tissus. Pendant douze semaines, elles reçoivent des régimes riches en gras et en sucre, des prélèvements sanguins répétés à l'entaille de la queue, des gavages de glucose et de lipides et des injections d'insuline et d'héparine. Le porteur note que les prises de sang répétées sur douze semaines peuvent générer un stress modéré malgré l'espacement des tests. L'étude cherche à mesurer l'effet d'une féverole fermentée sur le métabolisme et le microbiote, et n'inclut que des mâles.
Objectifs
Ce travail s’inscrit dans une démarche globale d’exploration des bénéfices potentiels de la substitution partielle de protéines animales par des protéines végétales fermentées, dans le cadre d'un programme qui promeut le développement et la valorisation des protéines végétales dans l’alimentation humaine. La féverole (FB) (Vicia faba) est une légumineuse cultivée en Europe et reconnue pour sa forte teneur en protéines (25–30 %). Elle représente une piste majeure pour diversifier les sources protéiques et réduire la dépendance aux protéines animales dans un contexte de transition agroécologique. Sur le plan nutritionnel, elle est riche en acides aminés essentiels, en fibres fermentescibles et en composés bioactifs. Toutefois, la présence de facteurs antinutritionnels peut limiter sa digestibilité. La fermentation lactique des concentrats de féverole constitue une approche prometteuse pour améliorer ses qualités nutritionnelles en augmentant la digestibilité, en réduisant les composés antinutritionnels et en modulant favorablement les populations bactériennes intestinales. Dans ce contexte, ce projet vise à déterminer dans quelle mesure la substitution d’une partie des protéines animales par des protéines de (FB) fermentées peut influencer la santé cardio-métabolique et les composition/fonction du microbiote intestinal. L’étude des effets métaboliques d’une consommation de concentrats protéiques fermentés chez la souris après le sevrage, permettra d’évaluer l’impact de différents régimes (protéines animales, FB non fermentée, FB fermentée) sur la croissance, le métabolisme lipidique, la tolérance au glucose, l’inflammation de bas grade ainsi que la santé intestinale et la composition du microbiote. Des approches métabolomiques et transcriptomiques permettront d’identifier les voies biologiques modulées par ces régimes. L’impact de ces régimes sur le microbiote intestinal sera analysé en caractérisant sa composition taxonomique et fonctionnelle. Nous rechercherons si la fermentation des protéines de FB modifie favorablement la structure et les fonctions microbiennes intestinales. Ce projet vise à apporter des connaissances nouvelles sur le rôle d’ingrédients fermentés issus de légumineuses dans la prévention des pathologies métaboliques, sur les mécanismes impliquant le microbiote intestinal, et sur le potentiel de leur intégration dans l’alimentation humaine dans un objectif de santé publique.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à générer des connaissances essentielles sur l’impact de protéines végétales fermentées issues de la féverole (Vicia faba L.) sur la santé cardio-métabolique d’un mammifére et sur son microbiote intestinal. Les résultats attendus présentent un double intérêt, à la fois scientifique et sociétal. Ce projet permettra d’améliorer la compréhension des effets des protéines végétales fermentées sur la santé cardio-métabolique, en évaluant leur impact sur le métabolisme glucidique et lipidique ainsi que sur l’inflammation de bas grade. Il contribuera également à identifier des signatures métaboliques et microbiennes associées aux régimes à base de féverole, offrant de nouveaux biomarqueurs pour les recherches futures. Les résultats soutiendront le développement d’aliments plus durables et plus sains, en cohérence avec les objectifs du programme scientifique, et pourraient contribuer à la prévention des pathologies métaboliques chez l’humain.
Procédures
Des prélèvements sanguins seront réalisés les semaine 1, semaine 6, semaine 9, semaine 10, semaine 11 et semaine 12 du protocole sur animal vigile pour effectuer les tests de tolérance au glucose et aux lipides. Aprés administration des solutions (glucose, lipide) par biberonage ou gavage, des préevements sanguins seront effectués pour des dosages. Ils sont effectués par incision superficielle de l’extrémité de la queue, après désinfection et application préalable de lidocaïne et sont réalisés à 1 semaine d’intervalle minimum. Chaque goutte de sang correspond à un volume d’environ 5µL et le recueil ne dépassera pas 70µL par session sauf pour le test de tolérance aux lipides où le volume devra être de 180 µL au total. L’hémostase au niveau de la queue sera assurée par compression locale pendant 60 secondes à chaque prélèvement. Seulement en cas de nécrose de la queue, le prélèvement de sang sera réalisé par ponction de la veine caudale latérale après réchauffement de la queue de la souris sur un pad chauffant, ou bien un prélèvement dans la veine faciale submandibullaire.
Impact sur les animaux
Pour les souris incluses dans ce projet, les nuisances induites par la procédure seront limitées aux manipulations pour l’administration de lipide par gavage, de glucose par gavage ou biberonage, l’injection d’insuline, l’injection d’héparine, les prises de poids, les prélèvements sanguins ainsi que la mise à mort des animaux. Les prélèvements de sang réalisés à l’extrémité de la queue peuvent provoquer une gêne passagère, un stress léger et une douleur brève au moment de l’incision. Le test fonctionnel de tolérance au glucose implique l’administration d’une solution de glucose par biberonnage volontaire des souris ou bien par gavage gastrique, pouvant générer un stress transitoire lié à la contention et à la manipulation, de courte durée. Il en est de même pour le test fonctionnel de tolérance aux lipides qui implique un gavage en contention douce de l’animal, provoquant ainsi un stress transitoire. L’injection intrapéritonéale d’insuline générera un inconfort transitoire lié à la manipulation et à la procédure invasive. L’injection unique d’héparine en fin de protocole est également susceptible d'entraîner une gêne momentanée. L’ensemble de ces effets indésirables est attendu comme léger à modéré, transitoire, et limité par des pratiques de raffinement (contention douce, personnel formé, surveillance des animaux, arrêt anticipé en cas de signe clinique anormal). Cependant les prises de sang répétees sur la durée de 12 semaines d'expérimentation, bien que espacées d'au moins 1 semaine entre 2 tests peut générer un stress modéré.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de l’étude afin de permettre la réalisation des analyses biologiques finales sur prélèvements de sang intracardique et de tissus, indispensables aux objectifs scientifiques du projet. Aucun animal n’est maintenu en vie à la fin du protocole.
Remplacement
Le recours au modèle murin est indispensable pour répondre aux objectifs du projet. Les interactions entre alimentation, métabolisme, microbiote intestinal et inflammation impliquent des mécanismes physiologiques complexes qui ne peuvent être reproduits ni par des modèles in vitro, ni par des simulations in silico. Les paramètres étudiés (tolérance au glucose, sensibilité à l’insuline, régulation lipidique, réponses inflammatoires systémiques, modifications du microbiote) nécessitent un organisme entier dans lequel les systèmes digestif, immunitaire et métabolique et microbien, interagissent. Aucun modèle alternatif ne permet aujourd’hui de refléter fidèlement cette intégration physiologique. Le recours aux animaux est donc justifié scientifiquement et constitue la seule approche pertinente pour répondre à la question posée.
Réduction
Le nombre d’animaux a été déterminé afin d’obtenir une puissance statistique suffisante tout en respectant l’objectif de minimiser l’utilisation d’animaux. Une analyse de puissance satistiques indique qu’un effectif théorique de 12 animaux par groupe serait nécessaire. Nous choisissons d’utiliser 14 animaux par groupe, cet effectif correspond au standard utilisé dans l’unité pour les études nutritionnelles et métaboliques, où il permet régulièrement d’obtenir des résultats robustes malgré la variabilité biologique qui est relativement faible pour des animaux consanguins. Par ailleurs, toutes les mesures physiologiques (poids, prise alimentaire, glycémie, insulinémie, prélèvements sanguins, collectes fécales) sont réalisées longitudinalement sur les mêmes individus, ce qui maximise la quantité de données obtenues par animal et évite la constitution de groupes supplémentaires. Pour tester l'appétit des souris (procédure 1) nous utilisons un effectif minimal (6 animaux) puisque le but est juste de vérifier que les animaux mangent et ne perdent pas de poids. Ainsi, le design expérimental adopté permet de réduire le nombre d’animaux au strict nécessaire, tout en garantissant la validité et la robustesse des résultats. Nous ne testerons les effets des régimes que sur des souris de sexe mâle.
Raffinement
Les procédures ont été conçues pour limiter au maximum le stress et la douleur des animaux. Les manipulations (pesées, collecte fécale, distribution des aliments) sont non invasives et réalisées avec une contention minimale, rapide mais sans brusquerie, par un personnel compétent et entraîné. Le stress généré par la pesée des animaux et des prélèvements sanguins seront limités du fait de leur mise en oeuvre dans le respect de la charte nationale sur l’éthique de l’expérimentation animale et des recommandations relatives aux volumes de sang prélevés. Les tests métaboliques (OGTT, ITT, OFTT) sont effectués par du personnel expérimenté, avec des jeûnes courts (4h à 12h) pour réduire le stress. Les animaux sont hébergés par 2 dans des cages enrichies à l’aide de matériau cellulosique pour le nid et de tunnels et font l’objet d’une surveillance quotidienne. L’absence de nuisance durable sur le bien-être animal sera néanmoins vérifiée par observation des animaux lors des visites qui seront effectuées quotidiennement et les observations seront recueillies dans un fichier de suivi des souris (Annexe 1). Tout animal présentant une perte de poids supérieure à 20 %, une léthargie marquée, un refus persistant de s’alimenter, une respiration anormale ou un comportement anormalement agressif persistant sera immédiatement retiré du protocole en accord avec le resposnable SBEA. Toute souffrance est anticipée par des points limites stricts (Annexe 2) ce qui conditionnera les éventuelles décisions d’administration d’analgésique sous-cutané dans le cas d’observation de signes attestant d’une souffrance ou si score de point limite supérieur à 22 (Annexe 2) a mise à mort sera proposée par le responsable SBEA et réalisée sous anesthésie générale profonde, garantissant l’absence de douleur.
Choix des espèces
Le modèle murin C57BL/6J est une lignée de souris est largement utilisé en recherche métabolique et nutritionnelle car il développe de manière reproductible une obésité, une altération de la tolérance au glucose, ainsi qu’une résistance à l’insuline lorsqu’il est exposé à un régime riche en sucre et graisse. Par ailleurs, le microbiote intestinal de la souris est l’un des plus étudiés en recherche préclinique, avec des signatures microbiennes bien référencées, ce qui en fait un modèle pertinent pour examiner les interactions nutrition–microbiote. Aucun modèle in vitro, ex vivo ou alternatif ne permet actuellement de reproduire l’ensemble des interactions physiologique entre digestion, microbiote, immunité et métabolisme. Ce choix est donc scientifiquement justifié, cohérent avec les standards internationaux en nutrition/microbiote, et indispensable pour répondre aux objectifs du projet. Les animaux à leur arrivée à l’animalerie auront 28 jours. À cet âge, les souris sont pleinement autonomes : elles ont achevé la transition alimentaire vers le solide, régulent correctement leur température corporelle et ne dépendent plus des soins maternels. A 35 jours de vie nous leur apporterons les différents régimes alimentaires à tester. A cet âge la croissance somatique des souris est presque stable et leur poids proche du plateau physiologique. Les régimes seront appliqués pendant 12 semaines. Les variations pondérales que nous observerons au cours du protocole reflèteront essentiellement des modifications de la composition corporelle — notamment l’accumulation de masse grasse induite par les différents régimes — et non la croissance physiologique normale des animaux. Ce stade post-sevrage avancé constitue également une période pertinente pour étudier la maturation du microbiote intestinal, qui est suffisamment structuré pour permettre l’analyse des interactions nutrition–microbiote, tout en restant sensible aux modifications alimentaires. Par ailleurs, les tests métaboliques tels que tolérance aux sucres et aux ainsi que les suivis physiologiques (poids, mesures des lipides plasmatiques) présentent à cet âge une fiabilité et une reproductibilité reconnues. L’utilisation d’animaux plus âgés ne permettrait pas d’évaluer l’impact des régimes durant les fenêtres critiques de maturation métabolique, tandis que l’utilisation d’animaux plus jeunes exposerait inutilement à des contraintes supplémentaires et obligerait à prendre en compte la croissance.