Système musculosquelettique

Immunodéprimées par construction, donc exposées à un risque accru d'infection, 120 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Le muscle tibial antérieur est remplacé par une matrice artificielle au cours d'une chirurgie de quinze minutes, avant une injection de cellules humaines et six séances d'imagerie sous anesthésie. Entre les deux établissements où se déroule le projet, elles voyagent vigiles dix minutes à pied, dans une boîte glissée dans un sac opaque. Toutes sont tuées à la fin de la procédure pour prélever et analyser les muscles, le porteur écrivant que l'utilisation de souris immunodéficientes est "indispensable" pour évaluer la greffe de cellules humaines.

Objectifs

Ce projet vise à tester une nouvelle approche pour remplacer un muscle endommagé. Aujourd’hui, lorsqu’un muscle est perdu à cause d’une maladie ou d’un accident, il ne peut pas être remplacé. Nous développons une structure artificielle qui imite un muscle et qui peut être implantée à la place du muscle manquant. Cette structure est ensuite enrichie avec des cellules capables de former du tissu musculaire. L’objectif est de vérifier si cette approche permet de recréer un muscle fonctionnel dans un organisme vivant. Ce projet sera mené sur deux établissements, les équipements nécessaires à sa réalisation n’étant pas disponibles sur un même site.

Bénéfices attendus

La perte d’un muscle, liée à une maladie ou à un accident, est aujourd’hui irréversible car il n’est pas possible de transplanter un muscle entre humains en raison des réactions du système immunitaire. Pourtant, ce type de handicap pourrait concerner des centaines de millions de personnes dans le monde. En effet, les maladies musculaires touchent une personne sur 3000 en Europe et la prise en charge actuelle varie entre 100 000 et 150 000 euros par patient et par an pour les formes les plus avancées. Ce projet propose une nouvelle approche pour répondre à ce besoin : remplacer le muscle manquant par une structure artificielle qui imite un muscle naturel. Une fois implantée, cette structure est enrichie avec différents types de cellules humaines capables de reconstruire un tissu musculaire. L’objectif est de démontrer que cette solution peut permettre de recréer un muscle fonctionnel. À terme, cette approche pourrait ouvrir la voie à de nouveaux traitements pour les personnes ayant perdu la fonctionnalité d'un muscle.

Procédures

Au cours du projet, les animaux auront une chirurgie sous anesthésie et analgésie (1 fois, durée : 15 minutes) et une injection de cellules sous anesthésie (1 fois, 5 minutes). Les animaux seront transportés d'un établissement 1 vers un établissement 2 (animaux vigiles, 10 minutes). Enfin, les animaux seront suivis par imagerie sous anesthésie (6 fois, durée : 15 minutes).

Impact sur les animaux

Dans le cadre de ce projet, les animaux sont immunodéprimés ce qui les exposent à un risque accru aux infections. Plusieurs actes seront réalisés sous anesthésie (chirurgie, injection, imagerie), elle pourra engendrer une baisse de la thermorégulation et dans de rares cas une détresse cardio-respiratoire. L’intervention chirurgicale pourra engendrer des douleurs modérées et des risques d’infections. Les injections pourront induire une douleur légère de courte durée. Les imageries pourront engendrer un léger stress.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire à la fin de la procédure afin de prélever et analyser les muscles.

Remplacement

Avant toute utilisation chez l’animal, les différentes cellules sont étudiées en laboratoire grâce à des modèles in vitro. Ces tests permettent de vérifier leur bon fonctionnement et leur capacité à former des structures proches de celles observées dans l’organisme. Concrètement, certaines cellules sont sélectionnées pour leur capacité à former des fibres musculaires capables de se contracter, d’autres pour leur aptitude à former des vaisseaux sanguins, et d’autres encore pour leur rôle dans la production de composants essentiels du tissu. Ces propriétés sont évaluées à l’aide d’observations au microscope, de manière qualitative. Cette étape permet de s’assurer que les cellules présentent les caractéristiques attendues avant leur utilisation dans un organisme vivant. Cependant, à ce jour, il n’existe pas de méthode alternative permettant de reproduire l’ensemble des mécanismes impliqués dans la formation d’un muscle complet. Les interactions complexes entre les différents types de cellules, les vaisseaux sanguins et les tissus ne peuvent pas être modélisées de manière fiable uniquement en laboratoire. C’est pourquoi une approche in vivo reste nécessaire pour répondre aux objectifs de ce projet.

Réduction

Le nombre d’animaux a été défini de manière à obtenir des résultats fiables tout en respectant la règle des 3R. Au total, jusqu’à 120 animaux seront utilisés dans le cadre du projet. Afin de réduire le nombre d’animaux nécessaires, chaque souris servira de contrôle pour elle-même lorsque cela est pertinent, notamment en comparant les deux muscles de l’animal. Cette approche permet d’augmenter la puissance des analyses sans augmenter le nombre d’animaux. Les données seront comparées entre groupes à l’aide d’analyses statistiques adaptées, afin de garantir la robustesse et la fiabilité des résultats.

Raffinement

Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation. Les animaux sont hébergés avec leurs congénères (l’hébergement individuel est limité au maximum) en portoirs ventilés avec un système d’abreuvement automatique et un accès ad libitum à la nourriture et l’eau. Le milieu est enrichi avec deux enrichissements minimum et les animaux sont vérifiés quotidiennement. Le projet a été mis au point afin de permettre une interprétation fiable des résultats dans le respect du bien-être animal. Pour limiter les risques d'infections liés au phénotype, les animaux auront de la nourriture, de la litière et des enrichissements stérilisés et l'eau de boisson sera purifiée. Les animaux seront également manipulés avec des gants sous hotte et hébergés en cages ventilées. L'ensemble des actes seront réalisés sous anesthésie générale et avec analgésie pour la chirurgie. Pendant l'anesthésie, les animaux sont placés sur tapis chauffant afin de maintenir leur température corporelle et un gel ophtalmique est appliqué pour prévenir le dessèchement des yeux. Avant et après la chirurgie, un gel nutritif sera introduit dans la cage ainsi que des croquttes au sol pour faciliter la prise hydrique et alimentaire. Pour le transfert entre les deux établissements, les animaux seront placés dans une boite de transport avec litière, croquettes et enrichissement. La boite sera placée dans un sac opaque pour préserver les animaux de la lumière extérieure. Le transport de l’établissement 1 à l’établissement 2 est de 10 minutes maximum à pied. Les examens seront réalisés après une semaine d’acclimatation. Ainsi, la douleur et le stress sont limitées en apportant des soins adaptés ainsi qu’une surveillance attentive accompagnée de points limites suffisamment prédictifs et précoces.

Choix des espèces

L’utilisation de souris immunodéficientes est indispensable pour ce projet, car elle permet d’évaluer la greffe de cellules humaines dans un organisme vivant. Ces animaux présentent une déficience du système immunitaire ce qui limite fortement le rejet des cellules humaines injectées. Cette caractéristique est essentielle pour permettre la survie, l’intégration et l’étude des cellules humaines dans le tissu musculaire. Le modèle murin est largement utilisé en recherche biomédicale pour l’étude de la régénération musculaire, en raison de sa pertinence biologique et de la disponibilité de modèles adaptés. Ainsi, l’utilisation de cette lignée permet d’obtenir des résultats fiables et pertinents au regard des objectifs du projet. Les animaux seront utilisés à un stade adulte (entre 2 et 8 mois), ce qui correspond à un organisme mature et permet d’étudier la régénération musculaire dans des conditions proches de celles observées chez l’humain adulte. Ce choix est particulièrement pertinent pour évaluer l’intégration de la matrice et la formation d’un tissu musculaire fonctionnel dans un environnement physiologique stabilisé.

Le nerf sciatique pincé sur une patte, l'autre patte servant de témoin sur le même individu : 480 souris subissent une chirurgie de quinze minutes sous anesthésie, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour analyser leurs tissus. La compression du nerf provoque une douleur et une gêne pour marcher, que le porteur qualifie de légères et suit avec une grille d'évaluation de la douleur. L'objectif déclaré est d'imiter chez des souris saines la déconnexion des nerfs et des muscles observée dans la maladie de Charcot, faute de traitement capable d'en arrêter la progression. Le porteur présente l'effectif de 480 comme "soigneusement calculé" et réduit au minimum, sans qu'aucun calcul ni aucune référence n'apparaisse dans le résumé.

Objectifs

La maladie de Charcot est une maladie qui touche les nerfs et les muscles et rend les malades de plus en plus paralysés. Il n'existe à l'heure actuelle aucun traitement capable de stopper la progression de cette maladie gravement invalidante qui finit par être fatale. Notre objectif est de comprendre comment les défauts du nerf altèrent les muscles pour aboutir à la paralysie progressive constatée chez les patients atteints de la maladie de Charcot. Pour cela, nous devons mimer les atteintes des nerfs chez des animaux sains et chercher les défauts du muscle qui en découlent. Les résultats attendus permettront de trouver de nouveaux moyens d'empêcher les muscles de se paralyser pour ralentir voire stopper la progression de la maladie.

Bénéfices attendus

La SLA (Sclérose Latérale Amyotrophique) ou maladie de Charcot est une maladie grave qui affecte les nerfs et les muscles, entraînant une faiblesse progressive et la mort. Aujourd’hui, il n’existe pas de traitement pour la guérir. Notre projet a pour objectif de mieux comprendre la maladie et trouver de nouvelles pistes pour la traiter. Nous étudions particulièrement le muscle qui est une des cibles principales de la maladie. Nous comparerons les défauts que nous avons découverts dans la SLA à un modèle où les nerfs sont déconnectés puis reconnectés aux muscles, pour mimer une mort des neurones moteurs comme dans la SLA, pour mieux comprendre les changements. En observant l’évolution des dégâts sur les neurones, les connexions nerfs-muscles, et les muscles eux-mêmes, nous espérons mieux identifier les premières étapes de la SLA. En combinant cette compréhension des causes de la SLA avec des tests de traitements, notre projet espère ouvrir la voie à de futurs soins plus efficaces pour ralentir, voire arrêter, cette maladie.

Procédures

480 animaux seront destinés à la procédure chirurgicale de compression du nerf sciatique. La chirurgie dure quelques minutes (15 minutes environ) et sera effectuée sous anesthésie générale après traitement analgésique. Après ouverture de la peau au niveau de la cuisse, le nerf sciatique sera pincé sur une des 2 pattes puis la peau sera refermé

Impact sur les animaux

Une pression exercée sur le nerf sciatique peut provoquer une légère douleur et une gêne pour marcher, L’opération peut aussi être une source de stress pour les animaux. Nous mesurerons régulièrement la douleur chez les souris en utilisant la grille spécifique d'évaluation de la douleur que nous avons mise en place afin de prendre en charge chez ces animaux les nuisances induites par cette procédure.

Devenir

Les animaux sont mis à mort à la fin des procédures pour analyser les tissus et mieux approfondir la compréhension de la maladie. Dans tous les cas, ces étapes sont menées avec le plus grand respect pour l’animal et dans le souci constant de limiter toute forme de souffrance.

Remplacement

Cette maladie neuromusculaire est très complexe. Elle touche plusieurs organes et types de cellules en même temps, ce qui rend son étude difficile en laboratoire avec des méthodes simples. Les dommages subis par les nerfs et les muscles ont des conséquences directes sur le mouvement et la coordination, ce qui ne peut être observé qu’en étudiant des animaux vivants. Pour mieux comprendre cette maladie, il est donc essentiel de mener des recherches sur des modèles vivants. Cependant, en parallèle, nous utilisons aussi des techniques sur des cellules cultivées en laboratoire. Ces approches permettent d’explorer plus en détail certains mécanismes biologiques et d'identifier des cibles thérapeutiques potentielles.

Réduction

Dans le cadre de nos recherches, nous avons fait en sorte d’utiliser le moins d’animaux possible tout en garantissant des résultats fiables. Notre objectif est de mieux comprendre cette maladie neurodégénérative. Pour cela, nous avons soigneusement calculé le nombre d’animaux nécessaires afin d'obtenir des résultats solides, sans en utiliser plus que ce qui est strictement nécessaire. Nous analysons ensuite les données recueillies à l’aide de méthodes adaptées à chaque situation, afin de tirer des conclusions justes. Pour réduire le nombre d’animaux, les deux pattes de chaque souris sont utilisées : une dans le groupe contrôle et une dans le groupe expérimental. De plus, nous analysons les mâles et les femelles, ce qui limite les reproductions pour obtenir le nombre d’animaux. Par ailleurs, pour éviter le non emploi, nous prélevons autant de tissus que possible sur chaque animal à la fin de l'expérience Ces échantillons sont ensuite conservés et mis à disposition de l’ensemble des chercheurs de notre équipe. Une liste des tissus encore disponibles est également partagée afin qu’ils puissent être utilisés dans d’autres projets, réduisant ainsi encore le besoin d’utiliser de nouveaux animaux.

Raffinement

Dans notre projet de recherche chez la souris, nous mettons tout en œuvre pour respecter le bien-être des animaux utilisés et réduire au maximum leur stress et leur inconfort. Pour cela, nous avons mis en place plusieurs mesures spécifiques. Tout d’abord, nous avons créé des grilles d’évaluation de la douleur et de la souffrance, adaptées à ces expériences. Ces grilles ont été conçues avec l’aide du personnel spécialisé en soins animaliers. Elles permettent de repérer rapidement tout signe de détresse chez les souris. Si un animal montre des signes de faiblesse, comme une perte de poids ou des difficultés à se déplacer, des aliments faciles à consommer et des gels d’hydratation sont placés à sa portée. Et surtout, si malgré tout l’état d’un animal se dégrade, nous appliquons des règles strictes pour arrêter l’expérience à temps. Cela permet d’éviter toute souffrance inutile. Ces points d’arrêt anticipés sont décidés à l’avance pour chaque situation.

Choix des espèces

Les souris sont souvent utilisées dans la recherche car leur fonctionnement biologique est assez proche de celui de l’être humain. Cela permet de mieux comprendre certains mécanismes naturels qui protègent le corps, en particulier lorsqu’ils font intervenir plusieurs organes. Ce type d’étude ne peut se faire que sur un organisme entier, ce qui rend l’animal indispensable. Dans le cadre de nos travaux, nous mimons la dégénérescence des neurones pour mieux comprendre son effet sur le muscle, ce qui est essentiel pour comprendre comment les muscles sont impliqués dans la pathologie.

Une injection de cellules tumorales directement dans le poumon ouvre le protocole, suivie de trente jours d'immunothérapie tous les quatre jours et de séances d'imagerie sous anesthésie. 84 souris mâles de 50 semaines sont utilisées, toutes tuées à l'issue pour prélèvement de sang et de tissus, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Trois fois au cours du protocole, elles passent un test d'agrippement où le manipulateur les tire par la queue, une course sur tapis roulant poussée jusqu'à l'épuisement et un test d'équilibre au rotarod, pour mesurer si une supplémentation en acides gras et en bêta-hydroxybutyrate combinée à de l'activité physique volontaire renforce l'effet de l'immunothérapie. Le porteur annonce que la tumeur peut provoquer des difficultés respiratoires, de la léthargie et de l'agressivité, et qu'au-delà de trois points limites notables ou d'un point sévère "il sera pris une décision afin de limiter la douleur à son maximum", sans dire laquelle.

Objectifs

L’immunothérapie est une stratégie thérapeutique en plein essor, notamment dans le cancer du poumon, car elle n’induit pas de toxicité secondaire comme les traitements par radiochimiothérapie. Son efficacité reste cependant à améliorer car tous les patients ne répondent pas aux traitements d’où la nécessité de travailler sur des traitements adjuvants. Nous souhaitons combiner 2 approches pour améliorer cette efficacité : - nutritionnelle : supplémentation en acides gras polyinsaturés et en béta-hydroxybutyrate - activité physique : mise en place d’enrichissement dédié à l’augmentation de l’activité physique volontaire.

Bénéfices attendus

Nous attendons à ce que nos traitements améliorent l’efficacité de l’immunothérapie. Pour voir cela, nous suivrons l’évolution du volume tumoral. Des traitements adjuvants tels qu’une supplémentation nutritionnelle ou la mise en place d’une activité physique adaptée est envisageable au cours du traitement par immunothérapie chez les patients. Il y a donc une réelle possiblité de transfert des résultats obtenus dans ce projet en clinique.

Procédures

Les supplémentations nutritionelles se feront ad libitum, par remplacement de l’eau de boisson par le béta-hydroxybutyrate et avec des croquettes pour les acides gras en débitant une semaine vant la tumorigenèse puis pendat les 30 jours du suivi tumoral. L’implantation des tumeurs sera effectuée par injection intra-pulmonaire. Le suivie du volume tumoral par imagerie de biolomuminescence durera 30jours. L’administration de l’immunothérapie sera effectuée tous les 4 jours pendant les 30 jours de tumorigenèse par injection intra-péritonéale d’anicorps anti PD-1. La tumorigenèse sera suivie par imagerie avec calcul du volume tumoral sous anesthésie à l’isoflurane. La mesure de la synthèse protéique sera effectuée après injection sous cutané d’un traceur (isotope stable). Le test d'agrippement sera réalisé à l'aide d'un dynamomètre munie d'une grille où la souris s'accroche, le manipulateur tire alors la souris par la queue. La mesure de la vitesse maximale de course sera effectuée sur un tapis roulant, le test s'arrête quand la souris est épuisée, elle reste alors sur une grille en bout de tapis. Le test dure en moyenne une quizaine de minutes. Une habituation au tapis de course aura lieu en amont du test. Le test d'équilibre au rotarod se déroule sur un cylindre en rotation, les souris seront habituées à cette procédure en amont. Le test dure en moyenne 2-3 minutes. Le passage en echoMRI implique une légère contention des animaux dans un tube placé dans l'appareil. La mesure dure 1 minute environ. Les mesures de performances physiques ainsi que l'echoMRI auront lieu juste avant l'implanttaion (J0) puis à J15 et J30 post-implantation.

Impact sur les animaux

La tumorigenèse peut s'accompager de difficultés respiratoires, d'une perte de poids, de comportements anormaux, tels que l'isolement social, la léthargie, l'agressivité́ accrue ou une altération de la locomotion. Les souris seront surveillées quotidiennement pour suivre leur comportement général.

Devenir

tous les animaux seront euthanasiés à la fin du protocole pour prélèvements de sang et de tissus

Remplacement

L’utilisation d’animaux, dans ce projet est absolument nécessaire et ne peut être remplacer par l’utilisation de systèmes de culture cellulaire à 2 voire 3 dimensions. En effet, ces systèmes ne permettent pas d’aborder les relations inter-organes et de mesurer simultanément la digestibilité des acides gras polyinsaturés w3 et du béta-hydroxy-butyrate, l’évolution de la fonctionnalité musculaire, de la performance et de la mobilité, le métabolisme protéique musculaire et le statut inflammatoire circulant et enfin l’évolution du volume tumoral.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés dans ce projet est réduit à son minimum sans en compromettre les objectifs. Il a été déterminé par un calcul d’échantillonnage. Le nombre de souris nécessaires à l’étude est calculé pour une différence attendue de 25% pour le volume tumoral entre les souris supplémentées en acides gras ou en béta-hydroxybutyrate + activité physique et les souris nourries avec un régime standard. Des études antérieures ont montré que la variabilité du paramètre choisi est de 14%. L’effectif est calculé pour un risque de 1ère espèce alpha de 5% et un risque de 2ème espèce béta de 5%. Ainsi, le nombre de souris nécessaires par groupe est de 8. Toutefois, afin d’anticiper une mortalité éventuelle liée à la tumorigénèse, nous avons choisi de débuter l’étude avec des groupes de 12 souris. Le nombre total de souris nécessaires à la réalisation de ce projet est donc de 84. Pour comparer les résultats des différents paramètres mesurés, nous utiliserons une ANOVA (analyse de la variance) à 2 voies (effet régime, effet activité physique, interaction) suivie d’un test de comparaisons multiples, le test de Tukey si les conditions d’utilisation de l’ANOVA sont remplies (normalité des résidus et égalité des variances). Dans le cas contraire, le test non paramétrique de Kruskal-Wallis suivi d’un test de comparaisons multiples non paramétriques, le test de Dwass-Steel, seront réalisés.

Raffinement

Les conditions d’élevage, d’hébergement, de soin et les méthodes utilisées seront les plus appropriées pour éviter et réduire au maximum toute douleur, souffrance, angoisse ou dommage durable que pourraient ressentir les animaux. Les souris seront hébergées par 6. Tous les animaux auront un accès illimité à leur régime et à l’eau de boisson. Quotidiennement, l’animalier observera le comportement général de chaque souris, son apparence et contrôlera la présence d’eau et de nourriture. Hebdomadairement, les animaux seront pesés et un contrôle de consommation sera réalisé. L’état général de l’animal sera noté sur le cahier de suivi et l’expérimentateur sera informé de toutes observations anormales. Une grille d'évaluation définissant des points limites sera mise en place. Elle permettra d'identifier des points limites notables et des points limites graves. Si un animal présente 3 points limites notables ou 1 point sévère, il sera pris une décision afin de limiter la douleur à son maximum.

Choix des espèces

Pour réaliser notre projet d’étude, nous avons choisi la souris C57BL/6 car nous allons leur injecter des cellules tumorales issues de souris C57BL/6. Le modèle de tumorigenèse est donc syngénique et orthotopique. De plus, ces souris sont très actives en environnement enrichi ce qui est crucial pour tester l’effet de l’activité physique volontaire. Nous avons utilisé cette espèce par le passé et validé toutes les procédures détaillées dans ce dossier avec ces souris. Chez l’homme, le cancer du poumon non à petites cellules est diagnotiqué à l’âge moyen de 65 ans. Nous utiliserons par conséquent des souris mâles adultes de 50 semaines.

Cinq jours de gavage quotidien, puis une injection de glycérol ou de cardiotoxine dans le quadriceps sous anesthésie pour y provoquer une lésion musculaire : 2 232 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour prélever leurs tissus. S'y ajoutent deux tests métaboliques avec injection intrapéritonéale et prélèvements de sang à la queue, un régime enrichi en lipides dont le porteur indique que l'inconfort "pourrait durer plusieurs semaines", et des tests d'agrippement, de cadre inversé et d'endurance sur tapis roulant. L'objectif déclaré est d'établir un lien de cause à effet entre la graisse logée dans le muscle et deux mécanismes, la régulation du glucose et la régénération musculaire, chez des souris tuées à 2-3, 6-7, 12-13 ou 18-19 mois selon les groupes. Le porteur justifie le recours à Mus musculus en le décrivant comme "le modèle animal expérimental le plus étudié dans la littérature", ce qui permettrait "de meilleures comparaisons et une certaine pertinence des résultats".

Objectifs

L'augmentation du nombre de personnes âgées et/ou obèses constitue un enjeu majeur de santé publique. Ces 2 situations ont des conséquences (i) individuelles, favorisant la fragilité et la dépendance et (ii) sociétales, entrainant une augmentation des dépenses de santé. De plus, ce sont des facteurs de risque de pathologies telles que le diabète de type 2 (DT2), lié à des désordres du métabolisme glucidique, et la sarcopénie, liée à une diminution de la masse et de la force musculaire. Le vieillissement et l’obésité représentent deux contextes dans lesquels il y a émergence, au sein du muscle squelettique, d’un tissu adipeux intramusculaire (IMAT) dont les cellules matures sont les adipocytes intramusculaires. Ce tissu a été bien documenté dans les muscles squelettiques des animaux de rente, puisqu’il donne son goût à la viande, mais il n’existe que peu de données chez l’Homme. Toutefois, des données corrélatives semblent indiquer que la présence chronique d’IMAT pourrait participer à la perte de sensibilité à l’insuline musculaire participant à l’étiologie du DT2. Nos données préliminaires chez la souris sont encourageantes et vont dans le même sens. D’un autre côté des données observationnelles dans différents modèles murins de lésions musculaires, révèlent une émergence transitoire d’IMAT qui pourrait participer à la régénération musculaire nécessaire au maintien de la masse et de la force de ce tissu. C’est l’hypothèse que nous avançons. Il semble donc que l’IMAT via son abondance, sa cinétique d’apparition/disparition et/ou son phénotype soit un acteur important des fonctions métabolique et régénérative du muscle squelettique. Ce projet a comme objectif principal de montrer le lien causal entre (i) IMAT et désordres métaboliques glucidiques, principalement musculaires et (ii) IMAT et régénération musculaire ; ceci à l’aide d’un modèle murin transgénique dans lequel l’ablation spécifique et contrôlée des adipocytes intramusculaires, constituant l’IMAT, est possible. Afin d’avoir une étude la plus complète possible et étant donné le dymorphisme sexuel existant à la fois dans la composition corporelle (i.e. masses grasse et maigre), la régulation des métabolismes ou les capacités régénératives, des animaux femelles et mâles seront inclus dans cette étude. Ils seront étudiés à des âges physiologiques différents, afin de reproduire les effets de l’avancée en âge chez l’Homme. CE PROJET EST MULTISITE, IL SERA REALISE DANS 3 ETABLISSEMENTS UTILISATEURS.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra, pour la première fois, de mettre en évidence les effets d’un dépôt adipeux ectopique méconnu, l’IMAT sur l’homéostasie du muscle squelettique en fonction du sexe et de l’âge. Le muscle squelettique représente, en masse, le tissu le plus abondant de l’organisme et joue un rôle majeur dans certaines fonctions clés telles que la locomotion mais aussi dans la gestion de l’énergie, i.e. le métabolisme. Il devrait permettre, d’une part, d’obtenir des données nouvelles sur le contenu lipidique et le phénotype de l’IMAT (i.e. hypertrophie/ hyperplasie adipocytaire, inflammation, sécrétions, etc…), son évolution avec l’âge et/ou l’obésité mais également avec le sexe des individus. D’autre part, grâce à l’originalité du modèle de souris double transgénique permettant une diminution partielle ou totale de l’IMAT, il devrait permettre d’établir un lien causal (délétère ou bénéfique) entre ce tissu et les fonctions musculaires étudiées (i.e. métabolisme glucidique et régénération) selon le sexe, l’âge, le régime alimentaire et/ou le statut régénératif. Ce projet pourrait en particulier faire émerger des molécules actives (lipides, cytokines, etc…) explicatives des effets observés lors de l’obésité, du vieillissement ou bien de la régénération. A plus long terme, les connaissances générées par cette étude pourraient être exploitées en santé humaine puisque de nombreuses conditions pathologiques musculaires aiguës ou dégénératives sont caractérisées par un dépôt important d’IMAT. Nous anticipons que ces travaux pourraient donc avoir des répercussions sur le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques du patient en situation de fragilité musculaire résultant de l’avancée en âge, d’obésité ou même de myopathies.

Procédures

Dans les établissements utilisateurs 1 ou 3, la partie 1 du projet s’attellera à caractériser les désordres métaboliques glucidiques et l’IMAT en fonction de l’âge, du régime alimentaire et du sexe des animaux. Les animaux seront soumis à 2 tests consécutifs d'évaluation métabolique comprenant chacun 1 injection intrapéritonéale et des prélèvements sanguins caudaux (20 sec à 2 min/prélèvement, 130 μL de volume cumulé maximal). La partie 2 du projet étudiera le lien causal entre la présence d’IMAT et les désordres métaboliques glucidiques dans un modèle murin de lésion musculaire induite par l’injection intramusculaire de glycérol ou de cardiotoxine, facilitant le développement d’IMAT. Les animaux seront soumis à 1 injection unique dans le quadriceps sous anesthésie (moins de 10 min). Suivi, après 10 jours, de 2 tests consécutifs d'évaluation métabolique précédemment décrits. La partie 3 du projet étudiera le lien causal entre la présence d’IMAT et les désordres métaboliques glucidiques dans un modèle murin double transgénique permettant l’élimination sélective de l’IMAT, en fonction de l’âge, du régime alimentaire et du sexe des animaux. Les animaux seront soumis à un gavage 1 fois par jour pendant 5 jours (env. 20 sec). Suivi, après 2 semaines, d’une injection unique dans le quadriceps sous anesthésie (moins de 10 min). Puis, après 10 jours, de 2 tests consécutifs d'évaluation métabolique précédemment décrits. La partie 4 du projet concernera le lien causal entre la présence d’IMAT et la régénération musculaire dans un modèle de souris double transgénique permettant l’élimination sélective de l’IMAT, en fonction de l’âge et du sexe des animaux. Les animaux seront soumis à un gavage 1 fois par jour pendant 5 jours (env. 20 sec). Suivi, après 2 semaines, de 2 injections consécutives séparées de 4 jours dans le quadriceps sous anesthésie (moins de 10 min). La fonction musculaire d’une partie des animaux sera ensuite évaluée par différents tests non invasifs : agrippement, cadre inversé et endurance sur tapis roulant. Dans le second établissement utilisateur, des tests terminaux d’évaluation du métabolisme utilisant des radioélements seront réalisés à la place des tests classiques afin d’affiner la caractérisation des désordres métaboliques en lien avec l’IMAT et utilisant des radioélements seront réalisés. Ces tests comprennent 1 injection intrapéritonéale et deux prélèvements sanguins à la queue (20 sec à 2 min/prélèvement, 10 μL de volume cumulé maximal).

Impact sur les animaux

Plusieurs nuisances ou effets indésirables pourraient être observés dans cette étude : 1- Stress lié à la contention lors des gavages et lors des injections. La durée de cet effet indésirable sera réduit au minimum de part l’expérience de l’expérimentateur ; 2- Stress lié à l'isolement, lors des expériences de mesure de la composition corporelle, de la force musculaire ou lors du test d'endurance ; 3- Inconfort voire douleur lors du réveil des animaux anesthésiés pour la réalisation des injections intramusculaires ou pour leur identification par tatouage. Dans premières heures suivant la réalisation de l'injection intramusculaire, une mobilité réduite pourra être observée. Le geste chirurgical étant réalisé le matin et cet état de mobilité réduite n’étant que passager, il n’entrave pas la prise alimentaire la nuit suivante ; 4-Inconfort engendré par l’obésité résultant de la mise en régime enrichi en lipides. Cet inconfort pourrait durer plusieurs semaines ; 5- Stress lié au transport entre les deux des établissements utilisateurs (EU1 et 2) (5 à 10 min max).

Devenir

Comme indiqué dans les pagraphes concernant chacune des procédures expérimentales, les animaux seront nécropsiés en fin de procédure pour récolter des tissus d'intérêt. Ils seront mis à mort en fonction des groupes d'âge inclus dans les procédures: à 2-3 mois, à 6-7 mois, 12-13 mois ou à 18-19 mois.

Remplacement

A l’aide d’expériences réalisées in vitro avec des cellules humaines nous avons précédemment publié que les sécrétions des adipocytes musculaires obtenus en culture étaient capables de diminuer la réponse à l’insuline des cellules musculaires également obtenues en culture, appuyant l’hypothèse que l’IMAT pourrait être un régulateur du métabolisme glucidique musculaire et plus particulièremet des perturbations de ce métabolisme. Par ailleurs, nous avons également mis en évidence plus recemment des modifications du phénotype des adipocytes musculaires obtenues in vitro en fonction de l’age des volontaires dont étaient issues les biopsies musculaires. Ce sont ces données qui nous ont conduits à nous tourner vers l’animal. En effet, il est bien connu que la culture à a ses limites qui sont clairement ici (1) que les cellules (adipocytes et myocytes) n’arrivent jamais au stade terminal de différenciation donc sont des formes immatures des cellules observées in vivo et (2) qu’il est impossible dans un tel modèle d’imaginer l’impact sur le muscle en entier et sur l’organisme. Il est cependant évident qu’en fonction des résultats obtenus dans ce projet des expériences complémentaires sur des points mécanistiques précis seront réalisées sur des cultures primaires humaines et/ou murines qui permettent de par la capacité de prolifération des cellules de réaliser un certain nombre d’analyses.

Réduction

Pour déterminer le nombre d'animaux nécessaires et suffisants nous nous sommes essentiellement basés sur nos habitudes expérimentales, des expériences préliminaires et sur les variabilités inter-individuelles régulièrement constatées. En effet, un calcul de puissance est difficile à mettre en oeuvre étant donné le nombre de tests inclus dans la même procédure. Les tests statistiques qui seront mis en oeuvre seront des tests pour comparer des variables quantitatives uniques entre deux temps des procédures pour un même animal, un test différent pour comparer des variables quantitatives uniques entre deux groupes d'animaux, un autre test à une ou deux voies pour comparer des variables quantitatives continues entre plusieurs groupes d'animaux. D'autre part, grâce à l'utilisation d'un appareil permettant de mesurer la répartition des masses maigre et grasse, nous pouvons réaliser un suivi longitudinal de ces paramètres sans euthanasier les animaux. Enfin, récemment a été mis en place au sein de notre Institut un fichier de partage des tissus ou organes collectés lors des nécropsies, nous pensons proposer les tissus autres que nos tissus d'intérêt aux autres équipes de recherche.

Raffinement

Les animaux seront hébergés par fratrie dans des cages sur portoirs ventilés en respectant le nombre d'animaux indiqué dans la Directive Européenne 2010/63/UE. De l'enrichissement type feuille de papier, bâtonnet en bois ou igloo seront systématiquement ajoutés dans les cages. Un suivi quotidien sera réalisé soit par le personnel de la zootechnie soit par les expérimentateurs en charge du projet. La pesée hebdomadaire permettra une habituation à l'Homme et, le stress ainsi diminué, devrait diminuer la variabilité inter-individuelle dans les réponses mesurées. Le réveil de l'animal, après injection musculaire, se fera dans une cage posée sur un tapis chauffant ; du collyre sera appliqué sur l'oeil de l'animal qui aura été injecté. L'observation et la surveillance des animaux permettent d’appliquer des points limites précis et des critères d’arrêt des souffrances. Les animaux seront transportés entre les deux établissements suivant une procédure de transport déclarée lors de l’agrément de l’établissement (cheminement et conditions de transport validés par signature d’une charte de transport). Les cages d'origine des animaux sont placées dans des valises de transport adaptées à 2 cages permettent un isolement de la lumière et des conditions météorologiques extérieures. Le trajet se fait à pied (inférieur à 5 min), est pré-déterminé et évite la rencontre avec le public.

Choix des espèces

L’espèce Mus musculus (souris), mammifère proche d’Homo sapiens, est le modèle animal expérimental le plus étudié dans la littérature notamment pour les études physiologiques et métaboliques, ce qui permet de meilleures comparaisons et une certaine pertinence des résultats. Des animaux de différents âges seront inclus dans les procédures : 2-3 mois, 6-7 mois, 12-13 mois ou 18-19 mois. L'utilisation de ces différents groupes d'âge permettra, dans certaines procédures, d'étudier la cinétique d’évolution « naturelle » de certains paramètres (i.e. régulation du métabolisme, composition corporelle, développement du tissu adipeux intramusculaire, etc....) au cours d’une diète normale ou riche en graisses. Dans d'autres procédures, l'utilisation des animaux de différents groupes d'âge permettra de mettre en évidence l'impact du vieillissement sur certains processus (i.e. processus d'installation du diabète et rôle du tissu adipeux intramusculaire, processus régénératifs musculaires, etc ...). Les âges des souris de chaque procédure ont été choisis en fonction de résultats d’expériences préliminaires du laboratoire et de données rapportées dans la littérature.

168 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils portent une altération génétique qui supprime la calpaïne-3, une protéine musculaire absente dans une forme de dystrophie des ceintures, et reçoivent des molécules par voie orale ou par injection dans l'abdomen jusqu'à cinq fois par semaine, avec des prélèvements sanguins et des tests fonctionnels qui peuvent léser leurs griffes. Les bénéfices médicaux annoncés, ralentir la maladie et préserver la force musculaire, sont renvoyés au conditionnel et au long terme, quand l'objectif immédiat reste d'identifier quels points du fonctionnement des mitochondries cibler. Sur le remplacement, le porteur explique que la calpaïne-3 n'apparaît qu'à un stade tardif de la maturation des cellules musculaires et qu'aucune culture cellulaire disponible ne reproduit correctement cette apparition tardive.

Objectifs

Les dystrophies musculaires des ceintures (LGMD) sont des maladies génétiques qui touchent surtout les muscles proches du tronc, comme ceux des hanches et des épaules. Elles entraînent une fragilisation progressive des muscles, ce qui peut provoquer une diminution de la force et des difficultés à marcher, se lever ou lever les bras. Selon les familles, la maladie peut se transmettre de différentes façons : parfois un seul parent porteur du gène suffit à transmettre la maladie (forme dite « dominante »), et parfois il faut que les deux parents transmettent chacun une copie du gène modifié (forme dite « récessive »). Dans notre laboratoire, nous étudions notamment la LGMD R1, une forme liée à des anomalies d’un gène appelé CAPN3. Ce gène permet normalement de produire une protéine présente dans le muscle (la calpaïne-3). Quand cette protéine manque ou fonctionne mal, la maladie apparaît, mais les mécanismes exacts qui expliquent comment cela abîme le muscle ne sont pas encore totalement compris. Plusieurs observations réalisées à partir d’échantillons de muscle de patients suggèrent cependant que les mitochondries pourraient être impliquées. Les mitochondries sont des structures présentes dans les cellules, souvent décrites comme des « centrales énergétiques », car elles aident à produire l’énergie nécessaire au bon fonctionnement du muscle. Pour mieux comprendre la maladie et tester des pistes de traitement, un modèle de rat dépourvu de calpaïne-3 (appelé rat C3) a été développé au laboratoire. De manière intéressante, ce modèle présente des anomalies des mitochondries comparables à celles observées chez les patients : leur structure et leur fonctionnement sont altérés. L’objectif final de ce projet est de déterminer si des stratégies visant à améliorer le fonctionnement des mitochondries peuvent apporter un bénéfice thérapeutique en cas de déficit en calpaïne-3. Le projet se déroulera en deux étapes : 1) D’abord, identifier précisément quels « points d’action » dans le fonctionnement des mitochondries seraient les plus utiles à cibler pour améliorer la situation ; 2) Ensuite, tester des molécules connues, déjà autorisées chez l’être humain, et qui agissent sur ces points, afin d’identifier celles qui montrent un effet bénéfique dans le modèle.

Bénéfices attendus

Ce projet a pour but de mieux comprendre comment un mauvais fonctionnement des mitochondries peut contribuer à la faiblesse et à la dégradation des muscles dans certaines dystrophies musculaires. Les mitochondries sont de petites structures présentes dans les cellules, souvent comparées à des « centrales énergétiques », car elles produisent l’énergie dont le muscle a besoin pour fonctionner. Les bénéfices attendus sont de deux ordres. D’une part, sur le plan de la recherche, ce travail apportera de nouvelles connaissances sur la façon dont les mitochondries s’adaptent et se régulent dans un muscle malade. D’autre part, sur le plan médical, il aidera à repérer des cibles thérapeutiques pertinentes et à évaluer des traitements potentiels, y compris des molécules déjà autorisées chez l’être humain. À terme, les résultats pourront guider le développement de traitements visant à préserver la force et la fonction musculaires, à ralentir l’évolution de la maladie et, ainsi, à améliorer la qualité de vie des personnes atteintes de dystrophies musculaires

Procédures

Des injections sont réalisées par voie intra-veineuse une seule fois dans la durée de l’étude en moins de 5 minutes sur animaux vigiles. L’administration des molécules se fait soit par injection intra-péritonéale sur animaux vigile (durée d’injection : 1 minute) ou par voie orale (durée d’administration 2 à 5 minutes), maximum 5 fois par semaine

Impact sur les animaux

Les effets indésirables attendus sont principalement liés aux manipulations, aux injections, aux administrations répétées de molécules, aux prélèvements sanguins et aux tests fonctionnels. Ils peuvent se traduire par un stress transitoire lié à la contention, une douleur de courte durée au site d’injection ou de prélèvement, ainsi qu’un risque limité d’irritation locale. L’administration répétée de molécules par voie orale ou par injection peut également être source d’inconfort. Les tests fonctionnels peuvent exceptionnellement entraîner des lésions locales mineures au niveau des griffes.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à la fin des procédures afin de réaliser des prélèvements d’organes et de muscles.

Remplacement

Les expériences prévues dans ce projet sont limitées aux questions qui nécessitent d’observer le muscle dans son environnement réel, avec ses tissus, sa vascularisation, ses interactions biologiques et sa fonction. Ces éléments sont essentiels pour comprendre la maladie et évaluer l’effet d’un traitement, et ils ne peuvent pas être reproduits de manière fiable avec les modèles alternatifs disponibles. Par ailleurs, la calpaïne 3 n’apparaît qu’à un stade tardif de la maturation des cellules musculaires. À ce jour, nous ne disposons pas d’un modèle in vitro qui reproduise correctement cette expression tardive. Il n’est donc pas possible, à ce stade, d’étudier de façon pertinente les conséquences d’un déficit en calpaïne 3 uniquement sur des cellules en culture.

Réduction

Le choix des gènes et des molécules étudiés dans ce projet repose sur une analyse approfondie de données scientifiques déjà publiées, ainsi que sur l’exploitation de bases de données existantes et d’analyses informatiques. Cette démarche permet de formuler des hypothèses solides avant de commencer les expérimentations et d’éviter de tester un trop grand nombre de pistes de manière exploratoire. Grâce à ce travail préparatoire, seules les pistes les plus pertinentes sont retenues pour être étudiées chez l’animal. Cette stratégie permet de limiter au maximum le nombre de gènes et de molécules à évaluer et contribue ainsi à réduire le nombre d’animaux nécessaires au projet. Le nombre d’animaux par groupe a été soigneusement calculé afin d’obtenir des résultats fiables tout en utilisant le minimum d’animaux possible. Pour évaluer l’efficacité des approches testées, un indicateur précis de l’atteinte musculaire est utilisé. Les données déjà disponibles montrent que ce paramètre est mesurable de manière reproductible dans le modèle étudié. Les calculs statistiques réalisés indiquent qu’un petit nombre d’animaux par groupe est suffisant pour détecter une amélioration significative de cet indicateur. Les groupes contrôles sont partagés entre plusieurs expériences lorsque cela est possible, afin de limiter encore le nombre total d’animaux utilisés

Raffinement

Les animaux sont suivis tout au long de l’étude : ils sont observés au minimum une fois par semaine et lors des pesées ainsi qu’à chaque administration. En cas d’administration répétée, de perte de poids, d’altération de l’état général ou de signe clinique, la surveillance est renforcée jusqu’à deux fois par jour. Le poids sert notamment à ajuster la quantité de produit administrée. Les animaux sont anesthésiés lorsque les procédures expérimentales sont potentiellement douloureuses ou stressantes. Pour les administrations sur animaux vigiles, une contention douce et adaptée est utilisée pour limiter le stress et les mouvements, ces administrations peuvent nécessiter une phase d’habituation. Les prélèvements sanguins sont réalisés en privilégiant une technique rapide et la moins contraignante possible (moins de 5 minutes). Plusieurs mesures sont mises en place pour améliorer leur confort. Par exemple, lors des anesthésies, un gel protecteur pour les yeux est appliqué afin d’éviter le dessèchement des tissus. En cas de difficulté à s’alimenter, la nourriture est placée au sol facilement accessible. Enfin, des « points limites cliniques » (critères d’arrêt) sont appliqués grâce à une grille d’évaluation : si un animal présente des signes indiquant qu’il pourrait souffrir ou se dégrader, des mesures appropriées sont prises sans attendre.

Choix des espèces

Pour ce projet nous utiliserons un modèle de rat appelé « rat C3 ». Ce modèle a été développé et bien décrit dans notre laboratoire. Il présente notamment des anomalies au niveau des mitochondries, de petites structures des cellules qui participent à la production d’énergie. Ce modèle est donc particulièrement adapté pour étudier le rôle des mitochondries dans la maladie et mieux comprendre leur implication dans la dystrophie musculaire des ceintures de type LGMDR1 Dans cette étude, les animaux seront inclus lorsqu’ils sont de jeunes adultes. À partir du sevrage, leurs muscles ont une taille et un fonctionnement suffisamment établis pour permettre des mesures fiables. Cela rend possible l’évaluation de l’impact du fonctionnement des mitochondries sur les muscles squelettiques, dans des conditions proches de la physiologie normale

Perte de poids excessive, incapacité fonctionnelle ou douleur persistante non soulagée déclenchent l'arrêt de l'expérience et la mise à mort anticipée. 1 050 rongeurs, 525 souris et 525 rats, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue par prélèvement intracardiaque sous anesthésie profonde. Une lésion du genou leur est infligée sous anesthésie générale, par voie mécanique, par collagénase ou par arthrite infectieuse, puis viennent jusqu'à douze semaines d'administrations répétées, deux sessions d'imagerie toutes les deux semaines et des prélèvements sanguins hebdomadaires. Les traitements testés visent à protéger ou réparer le cartilage, et le porteur revendique une réduction des effectifs par le suivi d'un même rongeur dans le temps, sans donner le chiffre auquel cette réduction se compare.

Objectifs

Les l?sions du cartilage articulaire repr?sentent une probl?matique majeure en m?decine r?g?n?rative et en rhumatologie, en raison de la faible capacit? de r?paration intrins?que de ce tissu. L?alt?ration progressive ou aigu? du cartilage peut conduire ? une perte de fonction articulaire, ? la douleur chronique et, ? terme, ? l?arthrose. ? ce jour, les options th?rapeutiques disponibles restent essentiellement symptomatiques ou palliatives et ne permettent pas de restaurer de mani?re durable l?int?grit? structurelle et fonctionnelle du cartilage. Les traitements actuels soulagent les sympt?mes mais ne r?parent pas le cartilage. Ce projet teste, chez la souris et le rat, de nouveaux traitements dans trois situations : une atteinte du cartilage due ? une blessure, une atteinte due ? une infection de l'articulation ou une usure progressive du cartilage.

Bénéfices attendus

Les l?sions du cartilage articulaire repr?sentent un enjeu majeur de sant? publique en raison de leur fr?quence, de leur ?volution souvent irr?versible et de l?absence de traitements r?ellement r?parateurs. Aujourd'hui, les traitements disponibles ne font que soulager la douleur sans r?parer l'articulation. Ce projet cherche des traitements capables de prot?ger ou r?parer le cartilage. Nous testerons plusieurs m?dicaments, et diff?rentes fa?ons de les pr?parer et de les administrer, pour trouver ceux qui agissent le plus efficacement. Les r?sultats pourraient d?boucher sur de nouveaux traitements pour les maladies articulaires.

Procédures

Au cours de ce projet, les animaux seront soumis ? plusieurs types d?interventions exp?rimentales r?p?t?es et compl?mentaires, r?alis?es sur souris et rats et r?parties sur une dur?e maximale de 12 semaines. Les trois proc?dures reposent sur des interventions intra-articulaires r?alis?es au niveau d?un genou sous anesth?sie g?n?rale. Elles comprennent une unique induction de l?sion au niveau du genou (dur?e totale de 15 minutes maximum). Au cours de l??tude, les animaux recevront des administrations r?p?t?es de compos?s exp?rimentaux via diff?rentes voies. Ces administrations peuvent ?tre quotidiennes ou espac?es selon les sch?mas exp?rimentaux, sur toute la dur?e du suivi (jusqu?? 12 semaines). Une imagerie de fluorescence sera r?alis?e de mani?re r?p?t?e, ? raison de deux sessions toutes les 2 semaines, sous anesth?sie. Ces sessions permettent le suivi de la r?paration tissulaire et de l'?volution du mod?le. Chaque session implique une br?ve anesth?sie g?n?rale. Les animaux feront l?objet de pr?l?vements sanguins hebdomadaires sous anesth?sie respectant les conditions physiologiques et le bien ?tre animal. Ces pr?l?vements sont effectu?s ? intervalles r?guliers sur toute la dur?e exp?rimentale. Enfin, ? l?issue de l??tude, les animaux seront soumis ? un pr?l?vement terminal intracardiaque r?alis? sous anesth?sie profonde, imm?diatement suivi de la mise ? mort conform?ment aux proc?dures r?glementaires. L?ensemble des proc?dures est r?alis? sous anesth?sie et analg?sie appropri?es afin de limiter toute douleur, souffrance ou d?tresse.

Impact sur les animaux

Les proc?dures de ce projet peuvent induire des effets ind?sirables li?s aux mod?les de l?sions articulaires. Les animaux peuvent pr?senter une douleur post-proc?dure l?g?re ? mod?r?e, surtout en phase aigu?. Cette phase aigu? est g?n?ralement limit?e aux premiers jours. Une diminution temporaire de la mobilit? articulaire et de l?activit? spontan?e est attendue, principalement durant les premiers jours, avec une am?lioration progressive au cours de la premi?re semaine. Les animaux peuvent pr?senter un gonflement articulaire, une mobilit? r?duite et une diminution de la prise alimentaire. Une alt?ration de l??tat g?n?ral, incluant perte de poids et baisse d?activit?, peut survenir. Une surveillance rapproch?e permet de d?tecter toute aggravation. Des crit?res d?arr?t pr?d?finis sont appliqu?s afin de pr?venir toute souffrance prolong?e, notamment en cas de perte de poids excessive, d?incapacit? fonctionnelle ou de douleur persistante non soulag?e.

Devenir

L'ensemble des animaux utilis?s seront mis ? mort ? l'issue des proc?dures de ce projet.

Remplacement

La strat?gie de remplacement a ?t? int?gr?e ? la conception du projet, conform?ment au principe des 3Rs. Malgr? une analyse approfondie des alternatives, l?utilisation d?animaux reste n?cessaire en raison de la complexit? des pathologies ?tudi?es et du besoin d??valuer des r?ponses biologiques int?gr?es ? l??chelle de l?articulation, notamment les interactions entre le cartilage et les tissus peri-articulaires ainsi que les ph?nom?nes inflammatoires, immunitaires, le remodelage osseux et la r?paration tissulaire. Les m?thodes alternatives sont utilis?es en amont pour optimiser la s?lection des candidats et r?duire le recours ? l'animal : cultures de chondrocytes et d'explants cartilagineux, mod?les 3D/organo?des articulaires et tests de cytotoxicit? pour le criblage pr?liminaire des mol?cules et des doses ; exploitation des donn?es bibliographiques et in silico pour hi?rarchiser les hypoth?ses. Cependant, ces mod?les pr?sentent des limites importantes : ils ne reproduisent pas la complexit? des interactions entre cartilage, synovie et os sous-chondral, ni les contraintes m?caniques, la vascularisation ou les r?ponses immunitaires et inflammatoires syst?miques. Ils ne permettent pas non plus d??valuer de mani?re fiable la dynamique globale de d?gradation et de r?paration du cartilage. Les objectifs du projet n?cessitent l??tude de strat?gies th?rapeutiques dans des mod?les int?gr?s de l?sion m?canique, d?arthrite infectieuse et de d?gradation enzymatique. Ces situations impliquent des interactions tissulaires et immunitaires complexes ainsi que des r?ponses locales et syst?miques qui ne peuvent ?tre reproduites in vitro.

Réduction

Le nombre d?animaux a ?t? d?termin? par des analyses de puissance bas?es sur la litt?rature et des donn?es internes, en tenant compte de la variabilit? des mod?les. Plusieurs mesures sont mises en ?uvre pour limiter les effectifs. Une phase pilote permet de valider les mod?les et d?affiner les param?tres exp?rimentaux, r?duisant les r?p?titions inutiles. L?imagerie in vivo constitue un levier majeur de r?duction. Des techniques non invasives (fluorescence ciblant le cartilage ou l?inflammation, bioluminescence bact?rienne) permettent un suivi longitudinal des l?sions et des traitements chez un m?me animal. Cette approche r?duit le recours ? des sacrifices interm?diaires et transforme des comparaisons interindividuelles en comparaisons intra-individuelles, augmentant la puissance statistique tout en diminuant les effectifs. D?autres mesures incluent l?exploitation maximale des tissus pr?lev?s pour des analyses multiples. Le partage des ?chantillons permet d?optimiser l?utilisation de chaque animal. En amont, des donn?es issues de mod?les in vitro ou de mod?lisation sont utilis?es pour affiner les hypoth?ses et limiter le nombre de conditions test?es. Les analyses statistiques seront effectu?es sur la dur?e sur chaque animal. L?ensemble de ces mesures permet de r?duire significativement le nombre d?animaux tout en garantissant la robustesse et la reproductibilit? des r?sultats.

Raffinement

Conform?ment ? la r?glementation en vigueur, ce projet est con?u afin de r?duire au maximum la douleur, la souffrance, l?angoisse et toute nuisance durable inflig?es aux animaux, tout en garantissant la validit? scientifique des r?sultats. Les animaux sont h?berg?s dans des conditions r?glementaires. Toutes les proc?dures invasives (chirurgie, injections intra-articulaires) sont r?alis?es sous anesth?sie g?n?rale ? l'isoflurane (4 % induction, 2 % maintien) sur tapis chauffant, avec contr?le de l'absence de r?flexe nociceptif (retrait de la patte au pincement). Un traitement analg?sique est administr? en pre- & post-op?ratoire pour limiter la douleur aigu?, ? l'aide de bupr?norphine 0,05 mg/kg SC administr?e avant l'incision/l'injection intra-articulaire, puis toutes les 8?12 h pendant au moins 48 h, et au-del? selon l'?valuation clinique. Ce protocole s'applique aux trois proc?dures. Des grilles de score standardis?es et points limites pr?coces sont d?finis (?tat g?n?ral, poids corporel (r?f?rence = poids basal initial), mobilit?/boiterie, posture, toilettage, prise alimentaire/hydrique et aspect de l'articulation (rougeur, gonflement, ?coulement, aspect de la plaie), pouvant conduire ? une prise en charge adapt?e ou ? une mise ? mort anticip?e (cf annexe grille de scoring). Les soins post-op?ratoires incluent une surveillance rapproch?e, le maintien au chaud, la r?hydratation si n?cessaire et un suivi jusqu?? r?cup?ration fonctionnelle. L?utilisation de m?thodes non invasives, comme l?imagerie in vivo, permet de limiter les interventions.

Choix des espèces

La souris et le rat constituent les mod?les les plus pertinents pour ce projet en raison de la disponibilit? de mod?les bien caract?ris?s de l?sions cartilagineuses incluant les d?fauts m?caniques, la d?gradation enzymatique par collag?nase et l?arthrite infectieuse. Ces esp?ces pr?sentent une physiologie articulaire et des processus de r?paration du cartilage suffisamment proches des m?canismes humains pour permettre l??tude des pathologies d?g?n?ratives et inflammatoires. Elles offrent ?galement une grande richesse d?outils mol?culaires, immunologiques et g?n?tiques facilitant l?analyse des m?canismes d?action des candidats th?rapeutiques. Le recours au rat, en compl?ment de la souris, est justifi? lorsque la taille de l'articulation est un facteur limitant : la plus grande taille du genou du rat facilite la reproductibilit? de l'induction chirurgicale de la l?sion focale, les injections intra-articulaires pr?cises et le pr?l?vement de volumes sanguins suffisants pour certains dosages. Les animaux utilis?s dans ce projet seront des souris ou des rats adultes, ?g?es de 6 ? 12 semaines au moment de l?induction. Ce stade de d?veloppement correspond ? des animaux immunologiquement matures, physiologiquement stables, et adapt?s ? l??tablissement reproductible des mod?les d?atteinte du cartilage dans cette ?tude.

Une ou deux injections et une prise de sang sur souris éveillées, puis deux injections sous anesthésie générale : 672 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le résumé annonce une étude de l'arthrose du genou sans décrire comment la maladie est provoquée, et signale que les injections peuvent entraîner un saignement, un gonflement de l'articulation et, plus rarement, une infection articulaire avec boiterie. Sur le remplacement, le porteur écrit qu'il est "indispensable de réaliser des études in vivo", les cultures cellulaires ne reproduisant pas selon lui les interactions entre cartilage, os, ligaments et tissu synovial. Toutes sont tuées à la fin des procédures pour prélever l'articulation du genou et l'analyser.

Objectifs

L’arthrose est une maladie des articulations liée à l’usure progressive du cartilage avec le temps. L’arthrose du genou concerne des millions de personnes dans le monde et constitue l’une des principales causes de douleurs chroniques et de perte de mobilité. Aujourd’hui, les traitements disponibles permettent surtout de soulager la douleur et d’améliorer la qualité de vie, mais ils ne ralentissent pas réellement l’évolution de la maladie. Lorsque l’arthrose devient très sévère, la pose d’une prothèse totale du genou est souvent la dernière solution. Il est donc essentiel de mieux comprendre les mécanismes de la maladie afin de développer des traitements capables de prévenir son apparition ou de freiner sa progression. L’arthrose du genou ne se limite pas à l’usure du cartilage. Elle s’accompagne également de changements dans le tissu synovial, un tissu qui tapisse l’intérieur de l’articulation et produit le liquide nécessaire à son bon fonctionnement. Une inflammation légère mais persistante de ce tissu semble jouer un rôle important dans le développement et l’aggravation de la maladie. Parmi les cellules présentes dans le tissu synovial, des cellules du système immunitaires appelées macrophages occupent une place centrale. Ces cellules participent normalement à la protection et à l’entretien des tissus. Cependant, dans l’arthrose, elles peuvent produire des substances favorisant l’inflammation et la dégradation du cartilage. Des recherches récentes ont montré qu’il existe plusieurs types de macrophages dans le tissu synovial. Deux grandes familles de macrophages ont été identifiées dans la membrane synoviale. La première forme une couche protectrice à la surface du tissu synovial. Ces cellules semblent contribuer à maintenir l’équilibre de l’articulation et à limiter l’inflammation. La seconde famille, appelée macrophages interstitiels, est située plus en profondeur dans le tissu synovial. Cependant, on sait encore très peu de choses sur la localisation exacte, le comportement et les fonctions de ces macrophages interstitiels dans l’arthrose du genou. L’objectif de ce projet est donc d’étudier le rôle de ces macrophages dans le développement de l’arthrose du genou chez la souris.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à mieux comprendre le rôle de certaines cellules immunitaires, appelées macrophages interstitiels synoviaux, dans le développement de l’arthrose du genou. En étudiant leurs caractéristiques et leur fonctionnement au sein de l’articulation, nous espérons découvrir de nouveaux mécanismes impliqués dans le développement de la maladie. Ces travaux pourraient permettre d’identifier de nouvelles pistes de traitement ciblant plus précisément l’inflammation présente dans l’articulation. A terme, cette meilleure compréhension de la maladie pourrait contribuer au développement de thérapies innovantes capables de ralentir la progression de l’arthrose, voire de prévenir les dommages articulaires avant qu’ils ne deviennent irréversibles.

Procédures

672 animaux seront soumis aux interventions suivantes : 1 ou 2 injections (20 secondes chacune) et un prélèvement sanguin (30 secondes) sur animaux vigiles ainsi que 2 injections (10 secondes chacune) réalisées sous anesthésie générale.

Impact sur les animaux

Les injection et les prélèvements sanguins peuvent provoquer une douleur légère. Les injections peuvent occasionner une hémorragie se manifestant par une saignement et/ou un gonflement localisé de l’articulation, susceptible d’entraîner une douleur modérée transitoire. Dans de rares cas, une infection articulaire peut survenir. Les signes cliniques associés incluent une boiterie, de la rougeur et un gonflement de l’articulation.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin des procédures afin de prélever l’articulation du genou dans le but de l’analyser.

Remplacement

Pour comprendre le rôle des macrophages dans l’arthrose, il est indispensable de réaliser des études in vivo car les études in vitro ne permettent pas de reproduire les interactions complexes qui existent entre les différents tissus de l’articulation (cartilage, os, ligaments et tissu synovial) ainsi que les différents types de cellules qui les composent.

Réduction

Nous utiliserons des schémas de croisement qui permettent d’éviter la génération d’animaux inutiles. Chaque procédure sera réalisée sur un nombre d'animaux minimum mais nécessaire pour réaliser des études statistiques pertinentes.

Raffinement

Nous serons particulièrement attentifs à tout changement physique ou de comportement. Dans les différentes procédures, le suivi pondéral des souris sera également un bon indicateur de leur état général. Nos visites régulières (au moins 3 fois par semaine) permettront de déceler précocement tout signe de douleur, de souffrance ou d’angoisse et d'appliquer les points limites que nous avons définis. Des critères d’arrêt précis et précoces ont été définis pour chaque procédure.

Choix des espèces

Nous avons choisi d’utiliser la souris car notre expertise nous permet d’avoir des locaux d’hébergement et des conditions d’expérimentation appropriées à cette espèce. D’autre part, la similitude de son patrimoine génétique avec celui de l’humain nous permet, dans la mesure du possible, d’extrapoler les résultats et en tirer des conclusions valables pour l’humain. De plus, nous étudions le rôle des macrophages dans l'arthrose du genou et nous disposons déjà du modèle génétique murin permettant de cibler ces cellules. Enfin, les données in vivo de la littérature sont obtenues essentiellement sur des souris. Aucune autre espèce ne peut donc être utilisée. L’ensemble des procédures se fera sur des souris adultes (âgées d’au moins 8 semaines).