Système musculosquelettique

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Rats : 40
Souffrances
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Devenir
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40 rats Lewis mâles vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Ils sont irradiés à la mandibule, subissent une extraction de molaire puis une ablation d'os pathologique, avec pose d'une mini-pompe à analgésiques et plusieurs scanners sous anesthésie sur cinq mois, leurs incisives étant recoupées à chaque anesthésie car le rongement devient douloureux. Le protocole reproduit une complication de la radiothérapie des cancers ORL pour tester un biomatériau censé favoriser la reformation osseuse. Le porteur indique qu'il n'est pas possible de se passer d'animaux avant d'envisager un essai chez l'humain, et présente le modèle comme fiable et déjà publié.

Objectifs

Evaluer l'efficacité d'un biomatériau composite innovant sur la formation osseuse dans le cadre du traitement d'ostéoradionécrose mandibulaire. Ce projet vise à répondre à une véritable problématique clinique à savoir le traitement de l'ostéoradionécrose mandibulaire, complication sévère du traitement par radiothérapie pour cancer ORL. Les cancers ORL sont au 5ème rang des cancers en France, et 70% d'entre eux seront traités par radiothérapie. Cette complication grève lourdement le pronostic fonctionnel des patients (douleurs, difficultés à l'alimentation) et augmente la consommation de soins (antibiotiques, soins locaux, consultations, chirurgies).

Bénéfices attendus

Première preuve in vivo de l'efficacité de ce biomatériau composite innovant dans le traitement de l'ostéoradionécrose. Perfectionnement du modèle animal d'ostéradionécrose chez le rongeur.

Procédures

Les interventions suivantes seront effectuées : - irradiation (sous anesthésie générale, durée estimée inférieure à 60 min) - implantation de mini-pompe pour diffusion d'antalgiques (au cours de chaque anesthésie générale, durée estimée inférieure à 30 min) - chirurgie d'extraction de molaire (sous anesthésie générale, avec prélèvement sanguin, durée estimée inférieure à 30 min) - chirurgie d'exérèse d'os mandibulaire pathologique (sous anesthésie générale, avec prélèvement sanguin, durée estimée inférieure à 30 min) - scanners à J28, M2, M3, M4, M5 (sous anesthésie générale, durée estimée inférieure à 15 min) - prélèvement sanguin et mise à mort (sous anesthésie générale, durée estimée inférieure à 10 min)

Impact sur les animaux

Douleurs, difficultés à l'alimentation, difficulté au rongeage.

Devenir

Mise à mort nécessaire pour examen histologique (évaluation biointégration, biodégradation, formation osseuse, présence d'ostéoradionécrose).

Remplacement

Il n'est pas possible de se passer d'animaux pour ce projet. En effet, avant de pouvoir mettre en place les premiers essais cliniques chez l'Homme, il est nécessaire de vérifier l'efficacité du nouveau biomatériau dans une étude préalable sur modèle animal.

Réduction

Le nombre d'animaux nécessaire a été réduit par une analyse statistique optimale établie en fonction des résultats attendus, ainsi que le choix de modèles animaux et de protocoles déjà validés dans la littérature.

Raffinement

Le bien-être animal sera raffiné par une optimisation de la gestion de la douleur (pompes à morphine). Les animaux seront surveillés avec attention (comportement, prise alimentaire) et seront pesés de manière hebdomadaire durant toute l'expérience. Les difficultés à l'alimentation seront surveillées et la prise alimentaire sera facilitée par les antalgiques et un accès ad libidum à l'eau et à de l'alimentation molle (croquettes ramollies). Elle sera supplémentée par des compléments hypernutritifs en cas de perte de poids. Les cages seront de taille adaptée à la règlementation à savoir un compartiment minimal de 800cm² par animal. Le change sera effectué 2 fois par semaine. Un enrichissement environnemental dans les compartiments sera réalisé avec mise en place de cachettes, de papier, coton pour réaliser des nids. Les incisives seront recoupées lors de chaque anesthésie générale pour compenser le fait que le rongeage sera potentiellement douloureux. Des points limites seront respectés pour éviter toute souffrance excessive. L'ensemble du personnel est qualifié et compétent en matière d'expérimentation animale, et l'animalerie possède l'agrément et le plateau technique nécessaires. A noter que les animaux ne pourront pas être réutilisés car une analyse de la régénération osseuse au microscope est nécessaire (autopsie).

Choix des espèces

Modèle animal d'ostéoradionécrose mandibulaire (irradiation et extraction de molaire) déjà utilisé par l'équipe porteuse du projet pour tester l'efficacité d'un autre biomatériau. Modèle animal fiable et robuste pour cette pathologie (déjà publié dans la littérature). Rats Lewis (LEW/OrlR) mâles de 400 grammes sexuellement matures pour plus de robustesse et pour faciliter la chirurgie (mandibule plus grande).

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Rats : 96
Souffrances
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Devenir
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96 rats Fischer vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures dont la souffrance déclarée va de légère à sévère, huit étant opérés puis tués sans réveil. Ils reçoivent des implants osseux vascularisés maintenus huit semaines sous la peau, puis transférés dans un défaut creusé dans la mandibule ou le fémur, avec un suivi allant jusqu'à douze semaines avant la mise à mort pour analyse. L'objectif est de mettre au point un lambeau bi-tissulaire évitant les prélèvements osseux lourds pratiqués aujourd'hui en chirurgie reconstructrice humaine. Le porteur affirme qu'aucune méthode sans animaux n'est possible, les bioréacteurs in vitro n'étant selon lui pas assez avancés, et conclut à la "nécessité" du rat comme bioréacteur in vivo.

Objectifs

Les pertes de substances pluritissulaires ostéo-cutanées ou ostéo-muqueuses suite à un traumatisme, une chirurgie cancérologique ou une infection représente un défi pour la chirurgie reconstructrice du fait des différents types de tissus à reconstruire et régénérer. Ces pertes de substance peuvent être accompagnées de séquelles fonctionnelles, sensorielles, sensitives, ou esthétiques non négligeables avec des conséquences multiples pour la victime (intégrité physique et morale affectée). Ceci étant d’autant plus vrai pour les pathologies maxillo-faciales.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de développer un modèle de lambeau chez le rat, ce lambeau se voudra bi tissulaire (osseux et cutané) et autorisera des reconstructions complexes de la mandibule en s’affranchissant de prélèvements séquellaires. En effet, les reconstructions actuelles passent par des prélèvements osseux conséquents (autogreffe osseuse nécessitant un apport de tissus mous secondaire ou alors des prélèvements libres ostéocutanés tels que une fibula avec une palette cutanée). Ces prélèvements sont lourds, responsables de douleurs, boiterie, troubles neurologiques, instabilité de cheville. Ce projet associe reconstruction osseuse par ingénierie tissulaire osseuse (impression 3D avec ensemencement cellulaire et reconstruction des parties molles par lambeau perforant (prélèvement uniquement de peau et de son pédicule vasculaire respectant les structures nobles telles que les muscles, nerfs et os). Cette construction néoformée permettra de reconstruire en un seul temps opératoire des pertes de substances complexes bi tissulaires sans séquelle sur la zone donneuse.

Procédures

Expérimentation animale préliminaire (14 rats, deux semaines) Expérimentation animale avec réalisation d’une construction osseuse vascularisée avec implants mis en place 8 semaines (4 groupes de 8 rats et 6 rats permettant le prélèvement de moelle). Le geste de mise en place d’un implant ayant pour durée 20 minutes. Pour la preuve de concept de réparation de substance ostéo-cutanée mandibulaire, une construction osseuse vascularisée pendant 8 semaines, puis transférée dans un défaut mandibulaire de taille critique lors d’une intervention chirurgicale de 2 heures. La consolidation de la réparation sera évaluée à une durée allant jusqu'à 8 semaines post transfert. De la même façon, l’extension de nos procédés de reconstruction aux membres inférieurs passera par une expérimentation en région fémorale avec mobilisation d’un lambeau bitissulaire ostéo-cutané pédiculé. Les implants seront ensemencés par de la moelle osseuse totale et de la RhBMP2 30ug/mL. Après une implantation pendant 8 semaines, les lambeaux seront transférés en région fémorale après création d’un défect osseux, et monitorés pendant 12 semaines.

Impact sur les animaux

Les conséquences de ces études sur les animaux seront potentiellement les suivantes : - Douleur faible lors de la première expérimentation (dissection du lambeau perforant) et deuxième (mise en place de l’implant autour du pédicule in situ) - Pas de limitation de mobilité attendue, ni de stress particulier - Les éventuels effets dureront 2 semaines lors de la première procédure, 8 semaines pour la moitié de chaque groupe dans la deuxième procédure et deux semaines supplémentaires pour l’autre moitié de chaque groupe. Concernant la chirurgie maxillo-faciale, une gêne à l'alimentation pourrait être observée et sera strictement monitorée. Concernant la chirurgie des membres inférieurs, une gêne à la mobilisation et des douleurs peuvent être attendues et seront strictement monitorées.

Devenir

L’euthanasie des animaux est nécessaire afin d’analyser les implants mis en place autour du pédicule vasculaire du lambeau.

Remplacement

L’utilisation de rongeurs reste nécessaire afin de valider les propriétés des matériaux avant d’envisager des expériences sur de plus gros animaux et l’ultime but : l’utilisation chez l’homme. Aucune méthode alternative à l’utilisation d’animaux n’est possible; les systèmes de bioréacteurs in vitro n'étant pas assez avancés pour réaliser le projet. Seul un modèle animal vivant permet de nos jours la génération d'une construction osteo-cutanée transplantable selon les principes du bioréacteur in vivo.

Réduction

Pour limiter le nombre d’animaux utilisés, l’utilisation de rat Fischer mâles permet un prélèvement de moelle osseuse plus important sans devoir prélever sur tous les rats. Une analyse statistique a été réalisée afin de déterminer le nombre minimal de rats nécessaire pour obtenir un effet statistique : afin d’obtenir une puissance statistique pertinente (P = 95%, alpha 1%), le nombre d’animaux pour les procédures 1 et 2 a été évalué à à 14 et 8 par groupe (4 groupes soit 32 rats). Un animal supplémentaire par groupe est requis afin de pallier les possibles complications expérimentales. 3 groupes de 10 rats avec 6 rats pour le matériel médullaire seront nécessaires pour la procédure 4 afin d'atteindre une puissance statistique suffisante.

Raffinement

Les animaux seront maintenus dans un cycle jour/nuit un cycle jour/nuit saisonnier (e.g., 12h/12h/ été, 8h/14h hivers) avec un accès à l’eau et à la nourriture à volonté. Le nombre d’animaux par cage est de 2 pour limiter le stress de la surpopulation ou de l’isolement. Des tunnels pour les rats seront placées dans la cage pour permettre aux animaux de s’enfouir et se cacher. Chaque protocole a été choisi pour répondre à une question précise, par sa reproductibilité afin de réduire la variabilité expérimentale et par conséquent le nombre d’animaux utilisés par expérience. Le protocole sera interrompu le plus tôt possible en accord avec des points limites définis et réalisés sur le plus petit nombre d’animaux possible suffisant pour obtenir une différence statistiquement significative. La fréquence des inspections sera faite tous les jours pour ce protocole. S’ajoute à cette observation une surveillance réalisée par les animaliers lors de l’entretien des animaux. La prise en charge de la douleur des animaux sera réalisée par injection en sous cutanée de lidocaïne et de buprénorphine dès l’anesthésie et ceci avant le geste opératoire (injection répétée toutes les huit heures pour la buprénorphine pendant deux jours si besoin). Des AINS seront administrés de manière systématique pendant au moins deux jours.

Choix des espèces

Le rat permet une première approche in vivo avant de tester les hypothèses confirmées avec ce modèle sur des animaux plus similaires à l’Homme, puis chez l’Homme. C’est un modèle de référence pour la recherche fondamentale dans le cadre d’implantation allogénique afin de se concentrer sur l’effet propre des biomatériaux évitant toute réponse immunitaire non désirée et permet de sélectionner les méthodes efficaces de réparation au sein d’un grand nombre de conditions expérimentales. Les études seront réalisées avec des rats adultes, c'est-à-dire, âgés de 10 semaines (300g), ce qui correspond au modèle validé et développé depuis plusieurs années dans notre laboratoire et dans la littérature.

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Souris : 720
Souffrances
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▲ 720
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Devenir
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 720

720 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Modèles d'une myopathie rare, elles reçoivent dès un à trois jours de vie une injection de vecteur viral sous anesthésie par le froid, puis passent des tests de force musculaire jusqu'à douze fois et une mesure invasive de force sous anesthésie sans réveil à quatre mois, avant d'être tuées pour analyse des muscles. Le porteur indique que ces nouveau-nés peuvent souffrir d'une hypothermie non corrigée ou être rejetés par leur mère, et que la lignée développe une faiblesse musculaire progressive. Il juge "indispensable" de poursuivre chez la souris pour vérifier l'efficacité et la toxicité de la thérapie à l'échelle de l'"organisme entier".

Objectifs

La Myopathie CentroNucléaire Autosomique Dominante est une maladie rare du muscle. Elle est causée par des mutations d’un gène codant une protéine impliquée dans les processus d’entrée et de transports de vésicules dans la cellule. L'injection dans le muscle d’un virus thérapeutique exprimant une molécule ciblant la forme mutée de la protéine permet de restaurer la structure et la fonction du muscle dans un modèle murin de la maladie après administration à l’âge d’un mois. Cependant, le traitement est moins efficace chez les souris plus âgées qui présentent une atteinte musculaire plus prononcée. Par ailleurs des essais de traitement de l’ensemble des muscles via une administration par voie sanguine se sont révélés infructueux y compris chez les souris d’1 mois. L’expression d’une molécule thérapeutique dans la cellule par l’intermédiaire d’un vecteur viral de type virus adéno-associé (AAV) est dépendante de son entrée dans la cellule et de son transport jusqu’au noyau par des vésicules. Nos résultats antérieurs montrent que le vecteur est moins bien acheminé chez les souris malades et que ce phénomène s’empire avec l’évolution de la maladie. Ainsi la maladie elle-même, semble compromettre l’administration du traitement. Le but de ce projet est d’intervenir le plus précocement possible dans le développement de la maladie (en période néonatale) afin de s’affranchir de son impact potentiel sur l’acheminent du vecteur thérapeutique et de tester différentes combinaisons de constructions de vecteur viral dans une optique d’amélioration de son administration dans ce contexte pathologique.

Bénéfices attendus

L’aboutissement de ce projet constituera une étape essentielle de l’étude préclinique de notre molécule et est nécessaire au développement de futurs traitements inexistants à ce jour pour les patients atteints de Myopathie Centronucléaire. Il participera également à la compréhension et l’optimisation des voix d’administration de ce type de molécule dans un modèle pathologique présentant une altération de la transduction virale

Procédures

Toutes les souris subiront une injection en intrapéritonéale (IP) ou dans le système sanguin d’un virus vecteur « inactivé » exprimant un gène luminescent ou un shRNA thérapeutique à l’âge de 1 ou 2 jours à l’aide d’une seringue munie d’une aiguille ultrafine. Une seule injection sera réalisée par souris sous anesthésie. La durée de l’injection est d’environ 15 secondes par souris. La durée totale du geste par souris est d’environ 30 minutes incluant l’anesthésie de quelques minutes, l’injection et le réveil avec ses congénères avant d’être replacé dans la cage avec la mère. Ensuite, un premier lot de souris subira une injection intrapéritonéale (IP) d’un produit permettant de visualiser le gène luminescent à l’âge de 1 mois, 2 mois et 4 mois suivi d’un examen d’imagerie dans un appareil qui permet de lire la bioluminescence. Ce lot de souris sera anesthésié par anesthésie gazeuse au moment de l’examen qui dure quelques minutes. Ces souris seront euthanasiées à l’âge de 4 mois. Résumé des interventions subies par le lot1 : Injection d’AAV IP ou Veine temporale (J1 ou J2) -> (Injection IP de luciférine +Imagerie sous anesthésie gazeuse) *3 -> Euthanasie à 4 mois. Un second lot sera soumis à des tests de force musculaire non invasifs à partir de l’âge d’1mois. Ces évaluations sont la mesure de la force par test d’agrippement sur une grille et de maintien sur la grille après retournement. Ces 2 mesures durent environ 5 minutes par animal et seront répétées toutes les semaines entre 1 et 4 mois (soit 12 fois maximum pour chaque test). Une mesure de traction sur une barre sera réalisée à 2 reprises également pour chaque souris, 3 essais/souris avec 30 secondes entre chaque essai. Une mesure directe de la force du muscle de la patte après stimulation électrique sera réalisée chez ces souris à l’âge de 4 mois sous anesthésie générale gazeuse avec analgésie en procédure sans réveil par le personnel expert. Elle dure environ 20 mn par souris. Résumé des interventions subies par le lot 2 : Injection du vecteur viral en IP ou Veine temporal (J1 ou J2) -> Mesures non invasives de forces musculaire (hebdomadaire entre 1 et 4mois soit environ 12 fois)-> Mesure de Forces invasives sous anesthésie gazeuse puis euthanasie à 4 mois.

Impact sur les animaux

La lignée de souris modèle présente un phénotype dommageable. Les hétérozygotes développent une faiblesse et une atrophie musculaire progressive dont les premiers signes apparaissent à 1 mois et s’amplifient jusqu’à environ 8 mois avec une perte de force musculaire l’ordre de 40% par rapport à des souris sauvages. Ce phénotype est comparable à celui observé dans la myopathie humaine. Ces souris hétérozygotes sont par ailleurs viables et fertiles avec une courbe de poids comparable à des souris sauvage. Les souris homozygotes meurent dans les premières 24h après la naissance mais ne seront pas produite dans ce projet. L’élevage de la lignée pour les projets fait l’objet d’une autorisation spécifique. Les différentes procédures que vont subir les animaux (tests de forces non-invasives, contention pour les injections intrapéritonéale, préhension des animaux pour les anesthésier) entrainent un stress de l’animal. Les animaux pourraient également souffrir d’hypothermie non-reversée suite à l’anesthésie par le froid ou être rejeté par leur mère. L’utilisation des vecteurs viraux de ce projet n’entraîne pas de douleurs et aucune pathologie ni effets indésirables ne sont induits chez les animaux traités avec des ARN interférence ou les AAV. Cependant une inflammation au site d’injection pourrait survenir.

Devenir

Tous les animaux sont euthanasiés en fin de protocole selon la réglementation en vigueur pour études moléculaires et analyses histologiques des muscles injectés.

Remplacement

L’efficacité et l’absence de toxicité de l’approche thérapeutique par ARN interférence allèle spécifique a été démontré au préalable sur des cellules de patients en culture. La validité du modèle de souris de la maladie est reconnue par les experts du domaine et par plusieurs publications dans des articles à comité de lecture ainsi que par des présentations lors de congrès internationaux. Nous avons préalablement démontré l’efficacité et l’innocuité de la stratégie thérapeutique en injection ciblée dans le muscle de souris du modèle de la maladie par l’intermédiaire du vecteur viral utilisé dans le projet. Le but de ce projet est l’optimisation de cette thérapie dans le modèle de souris en testant des modifications du vecteur viral et de son contenu afin d’améliorer l’expression de la molécule thérapeutique. Il nous apparait indispensable pour le développement préclinique de la molécule de poursuivre l’étude dans ce modèle. Seule l’administration du traitement dans le système sanguin permettra de vérifier son efficacité et sa potentielle toxicité à l’échelle d’un organisme entier

Réduction

Des études précédentes sur nos différents projets nous ont permis de déterminer le nombre minimum de souris à utiliser afin de nous permettre d’évaluer de façon correcte les paramètres observés (entre 6 à 8 souris par groupes expérimentaux). Une première étude correspond à une étude pilote sur le sérotype et la voie d’administration systémique afin de réduire le nombre d’animaux utilisé pour la deuxième étude avec le vecteur exprimant la molécule thérapeutique. Les mâles et femelles sauvages et hétérozygotes seront analysés mais les comparaisons seront réalisées entre souris de même genre dans les 2 études. En effet des différences d’efficacité de transduction et de forces sont connues entre mâles et femelles. Ainsi cette étude pourra aussi permettre de révéler ou non des différences de phénotypes ou de réponse au traitement entre les sexes. Nous injecterons le nombre de portées nécessaire à obtenir au moins 8 souris de chaque génotype d’un même sexe pour les 2 études. Des analyses statistiques dédiées à l’analyse sur petit groupe seront utilisées pour une interprétation la plus fiable possible des résultats. Les constructions de la 2ème étude seront testées de manières successives et si une option s’avère parfaitement efficace les autres ne seront pas testées. Aussi, l’ensemble de ces projets nécessite au maximum l’utilisation de 720 souris (sauvages et hétérozygotes) dans les 2 études expérimentales pour les 5 ans du projet.

Raffinement

Les animaux sont stabulés en portoirs ventilés avec un système d'abreuvement automatique et un accès ad libitum à la nourriture. Les conditions de température et d'hygrométrie sont contrôlées et monitorées. Le cycle d'éclairage est de 12h/jour (6h-18h). Les animaux sont hébergés 6 par cage maximum et l'isolement est évité au maximum. Un enrichissement de leur environnement est mis place avec aux choix : lanières de papier Kraft, maisons en carton, tunnel en carton ou carré de coton compacté. L’entretien des animaux ainsi que les expériences seront réalisés par un personnel titulaire des autorisations et formations nécessaires. Les animaux sont observés quotidiennement par l’animalier en charge de la lignée ou par les personnes en charge des protocoles. L’utilisation de vecteurs viraux de type virus adéno-associé n’entraine a priori pas de douleurs et donc de mise en place de traitement particulier pour y palier mais une surveillance renforcée sera exercée dans les jours suivants l’injection des souris. La procédure d’injection dure moins d’une minute par souris et est réalisée après anesthésie par le froid chez les nouveaux nés. L’imagerie est réalisée après anesthésie gazeuse et les mesures de forces de type Grip, Hanging et string test sont non invasives. Pour les mesures de forces invasives elles sont réalisées sous anesthésie et sans réveil. L’anesthésie gazeuse est réalisée en maintenant la thermorégulation en utilisant une lampe ou un tapis chauffant. Les animaux anesthesiés par le froid dont réchauffés progressivement dans une cage placée sur tapis chauffant. Les nouveaux nés ne sont replacés avec leur mère qu’une fois réchauffés et complètement réveillés (respiration normale et mouvements spontanés). Ils sont également frottés avec la litière de la cage maternelle afin de limiter le risque de rejet et remis tous en même temps dans la cage.Le comportement de la mère envers les petits est ensuite surveillé pendant 15 minutes puis fréquemment pendant les heures suivantes. Pour tous les projets, des modifications importantes de comportement laissant supposer une douleur excessive (retrait ou vocalisation excessive à la manipulation, prostration ou agitation anormale) seront considérées comme critères d’arrêt en cours d’expérimentation et conduira à l’euthanasie des animaux.

Choix des espèces

La souris est l’espèce de choix pour l’optimisation du traitement, car la molécule testée ici est un outil génétique qui cible spécifiquement la mutation du gène portée par ce modèle. Le modèle de souris utilisé est le plus petit modèle mammifère pour cette myopathie et est reconnue par les experts du domaine et par plusieurs publications dans des articles à comité de lecture ainsi que par des présentations lors de congrès internationaux. Nous avons précédemment démontré l’innocuité et l’efficacité du vecteur viral thérapeutique utilisé dans le muscle de souris de ce modèle. A ce stade il apparait donc indispensable pour le développement préclinique de la molécule de poursuivre l’étude chez la souris afin d’en optimiser l’efficacité et vérifier la toxicité à l’échelle de l’organisme entier (injection dans le système sanguin). Les souris développent un phénotype musculaire progressif dont les premiers signes apparaissent à 1 mois et s’amplifient ensuite. Nos études préliminaires montrent que le défaut qui permet le bon acheminement du vecteur thérapeutique apparait entre 1 et 2 mois et s’aggrave avec la progression de la maladie. L’objectif de ce projet thérapeutique étant d’intervenir au plus tôt dans le développement de la maladie, les souris seront injectées en période néonatale entre 1 et 3 jours de vie. Nous nous limiterons à des injections entre J1 et J3 car après la veine temporale n’est plus visible du fait de l’apparition de la pigmentation de la peau et pour l’injection intra-péritonéale il s’agit de la fenêtre permettant une diffusion optimale en systémique (perméabilité maximale). Les souris sont par la suite évaluées à 1, 2, 3 et 4 mois après l’injection 1 c’est-à-dire après le début des symptômes jusqu’à ce que la maladie soit bien développée.

  • Recherche fondamentale
    • Système musculosquelettique
    • Système nerveux
Souris : 320
Souffrances
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Devenir
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 320

320 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Modèles de maladies neurodégénératives et neuromusculaires, elles reçoivent des injections de virus AAV, passent des tests de locomotion et de force musculaire répétés chaque mois pendant dix-huit mois, puis reçoivent une injection de pentylènetétrazole destinée à déclencher des crises d'épilepsie. Le porteur indique qu'une crise dépassant dix secondes entraîne une mise à mort immédiate et prévoit la mort de toutes les souris pour analyser leurs tissus. Il affirme qu'il est "indispensable" de disposer d'un modèle animal pour observer ces troubles à l'échelle de l'"organisme entier", hors de portée d'un modèle cellulaire.

Objectifs

L’objectif de ce projet est d’étudier le phénotype locomoteur, la force musculaire et la survenue de crises d'épilepsie dans des souris modèles de maladies humaines neurodégénératives et neuromusculaires. Ces maladies sont dues à des anomalies de l’ADN qui entrainent une perturbation du fonctionnement des neurones et des muscles squelettiques des patients, conduisant à des altérations de leur locomotion et de leur mouvements (perte d’équilibre, tremblements, faiblesse musculaire, etc.), ainsi qu’à des crises d‘épilepsies. Nous souhaitons donc générer des modèles de souris pour ces maladies pour ainsi étudier leur phénotype locomoteur, leur force musculaire ainsi que leur susceptibilité à l’épilepsie. Pour cela nous effectueront une batterie de test non invasif de leur locomotion et de leur force musculaire, ainsi qu’un test de susceptibilité à l’épilepsie par injection d’une dose modérée de l’agent pro-convulsivant pentylènetétrazole (PTZ). La compréhension de l’effet de ces mutations sur le fonctionnement du cerveau et des muscles squelettiques nous permettra ainsi de mieux comprendre ce type de maladie chez l’homme et ainsi espérer découvrir des pistes thérapeutiques.

Bénéfices attendus

Nous avons besoin de modèles animaux pour reproduire et étudier les maladies à inclusion intranucléaire car il n’existe pas de modèle in vitro ou de système cellulaire pour étudier les symptômes neurodégénératifs, la faiblesse musculaire et les altérations de la locomotion caractéristiques de ces pathologies. De plus, des études précédentes ont démontré que la souris est un modèle animal de choix pour étudier des altérations de la locomotion, de la force musculaire et des troubles neurodégénératifs (ataxie, tremblements, épilepsies, etc.). Enfin, l’expression de mutation humaine et la création de modèle de maladie est très bien maitrisée chez la souris. Nous souhaitons donc analyser l’altération de la locomotion et de la force musculaire et l’apparition de troubles neurodégénératifs, notamment d’épilepsie par un test de sensibilité à l’agent pro-convulsivant pentylènetétrazole (PTZ), dans des souris porteuses des mutations responsables de pathologies neuromusculaires et/ou neurodégénératives : les maladies à inclusions intranucléaires. En conclusion, le développement et l’analyse de ces nouveaux modèles murins nous permettront de mieux comprendre les mécanismes pathologiques de ces mutations. De plus, à l’avenir ces modèles animaux seront essentiels pour tester la pertinence de pistes thérapeutique pour le traitement de ces patients.

Procédures

1 – L’injection de produits anesthésiques (xylazine/kétamine) en intrapéritonéale requiert moins d'une minute. 2 – Les injections intramusculaires ou rétro-orbitaires de constructions adénovirales (AAV) requièrent entre 30 secondes et 1 minute par animal. 3 – L’analyse de la locomotion se fait par une batterie de tests non invasifs réalisés chaque mois et ceci sur une période de 18 mois. Ces tests s’étalent sur une durée de 2 semaines selon un protocole classique : pour le rotarod, 3 tests de 5 min sont réalisés par souris ; le grip test et la marche en équilibre sur planche à trou sont aussi réalisés trois fois (environ 5 min) par souris et l’open field est un test de 30 minutes par animal. 4 – La mesure de la force musculaire est réalisée en 4 à 8 minutes sous anesthésie gazeuse par inhalation d’isoflurane (0,5 à 1,5% mélangé à de l’oxygène). Cette mesure est répétée chaque mois (mais en décalage de 15 jours avec les tests locomoteurs) et ceci sur une période de 18 mois. 5 – L’injection du pentylenetetrazole (PTZ) en intrapéritonéale requiert moins d'une minute.

Impact sur les animaux

Nous souhaitons étudier des maladies neurodégénératives et neuromusculaires touchant les adultes, et ceci en utilisant un modèle animal, nous nous attendons donc à l’éventuelle apparition d’altérations locomotrices, de faiblesse musculaire et/ ou de signes neurodégénératifs (épilepsie, tremblements, etc.) chez ces souris. Toutefois, afin de limiter la douleur induite par les symptômes, nous n’étudierons que les premières étapes de l’apparition de ces symptômes et les animaux seront euthanasiés avant que la phase terminale de la maladie n’apparaisse. De plus, les tests locomoteurs que nous utiliserons pour évaluer l’apparition de ces altérations sont classiques, non invasifs et sans douleur. De même, il est à noter que la mesure de la force musculaire se fait tous sous anesthésie. Enfin, concernant le test de susceptibilité à l’épilepsie, suite à l’injection d’une dose modérée de pentylènetétrazole (PTZ), des crises myocloniques, myocloniques (contractions rapides et brutales des muscles), cloniques (spasmes rythmés) ou toniques (augmentation accrue du tonus musculaire ou raideur) peuvent éventuellement survenir. Toutefois, si une crise durait exceptionnellement plus de 10 secondes, l’animal serait immédiatement mis à mort pour éviter toute souffrance.

Devenir

Les souris seront euthanasiées à l'issue de la procédure afin d’étudier leurs tissus (muscle, cerveaux, etc.) pour des analyses histopathologiques et moléculaires.

Remplacement

Cette étude a pour but l'étude de maladies neuromusculaires et/ou neurodégénératives causées par des mutations génétiques. Nous souhaitons comprendre les mécanismes biologiques qui découlent de ces mutations et notamment leurs effets sur la locomotion, la force musculaire et l’apparition de troubles neurodégénératifs (ataxie, tremblements, etc.) avec notamment l’apparition d’éventuelles crises épileptiques typiques de ces maladies. Pour ce faire, il est indispensable de disposer d'un modèle animal pour identifier l’effet de ces mutations à l’échelle de l’organisme entier ; des modèles cellulaires ou un in vitro ne peuvent pas reproduire ces troubles de la locomotion, de la force musculaire et/ou des crises épileptiques et apporter un même niveau d’information. De plus, nous avons établi précédemment que le modèle souris est un bon modèle animal d'étude de ces maladies.

Réduction

L’objectif est de réduire au maximum le nombre de souris pour l’étude tout en s’assurant d’une analyse statistique fiable et reproductible. Des travaux précédents nous ont permis d’établir les doses de virus à injecter, les temps d'analyses et que l’étude de groupes de 10 animaux chacun permettait d’obtenir des résultats statistiquement significatifs. Le facteur de comparaison sera la présence de la mutation (comparaison des souris exprimant la mutation génétique versus des souris contrôles). Compte tenu de notre projet d’analyser les conséquences de mutations responsables de plusieurs maladies à inclusions intranucléaires à la fois sur les muscles squelettiques et les neurones du système nerveux central, nous estimons que l’étude d’environ 320 animaux sur 5 ans est nécessaire.

Raffinement

Les animaux seront hébergés dans les meilleures conditions possibles dans un environnement contrôlé permettant une réduction du stress. De plus, afin de limiter d’éventuelles douleur induite par l’apparition de symptômes locomoteurs, nous n’étudierons que les premières étapes de l’apparition de ces symptômes et les animaux seront euthanasiés avant que la phase terminale de la maladie n’apparaisse. Toutefois, si des signes de douleur apparaissaient (réduction de l’appétit, diminution de la mobilité et du comportement exploratoire, tendance à l’isolement, poil terne et hérissé, dos voûté), nous ferons alors un traitement analgésique et anti-inflammatoire. De plus, de la nourriture gélifiée sera de plus mise à disposition de l'animal dans la cage dès les premiers signes de problème moteur pour palier tout risque de réduction de prise de nourriture. Enfin, en cas de douleur forte (isolement, immobilité, automutilation, cachexie, etc.) et/ou d’échec des traitements précèdent ; les animaux seront euthanasiés rapidement pour éviter toute souffrance et l’expérience stoppée.

Choix des espèces

La souris est l'animal de choix pour l'études de mutations génétiques responsables de pathologies à l’échelle de l’organisme entier. Notre objectif est d'étudier l’importance de mutations responsables de maladies neuromusculaires et/ou neurodégénératives et plus précisément sur l’apparition d’altérations locomotrices, d’une faiblesse musculaire et/ou de crises d'épilepsies. Aucun modèle d’expérimentation in vitro ou cellulaire ne peut mimer ou refléter toute la complexité de ces mécanismes biologiques. Nous allons étudier le comportement locomoteur et la force musculaire chez des souris adultes, en effet les mutations que nous étudions s’expriment vers l’âge de deux mois, donc des souris sevrée et adultes. Enfin, nous suivrons le comportement locomoteur et la force musculaire de ces animaux sur une période de 18 mois suivie par un test de sensibilité au pentylènetétrazole (PTZ). Ce protocole a été choisi d’après l’étude de la littérature et afin de reproduire l’aspect progressif et neurodégénératif des maladies étudiées.

  • Recherche fondamentale
    • Éthologie / comportement / biologie animale
    • Oncologie
    • Système musculosquelettique
    • Système nerveux
Souris : 504
Souffrances
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▲ 504
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Devenir
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 504

504 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Modèles de sclérose latérale amyotrophique et de démence fronto-temporale par mutation de la protéine FUS, elles reçoivent des gavages et passent des tests moteurs et cognitifs répétés à quatre, huit, douze et seize mois, puis un examen des muscles sous anesthésie en fin de procédure. Le porteur indique que le gavage peut provoquer des fausses routes suivies d'une mise à mort immédiate, et prévoit la mort de toutes les souris pour analyser leurs tissus. Il affirme qu'aucun modèle cellulaire ne reproduit la complexité comportementale et structurelle du système nerveux nécessaire à l'étude.

Objectifs

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) et la démence fronto temporale (DFT) sont deux maladies neurodégénératives incurables encore mal comprises à ce jour. Nous avons dans notre laboratoire un modèle de souris qui mime ces maladies en reproduisant la mutation d’une protéine mutée (la protéine FUS) chez les patients. Après avoir valider notre nouveau modèle (objectif 1), nous voulons analyser l’effet de la mutation de FUS aussi bien sur la perte des neurones dans le temps (objectif 2) que son impact à l’échelle comportementale (objectif 3)..

Bénéfices attendus

A l’heure actuelle, un seul traitement est proposé aux patients atteints de SLA. Il s’agit du Riluzole, dont l’efficacité est très faible puisqu’il ne permet d’augmenter la durée de vie des patients que de quelques mois. Ce projet vise à mieux comprendre les mécanismes en œuvre dans le développement et la progression de la SLA et de la DFT afin d’élaborer de nouvelles stratégies thérapeutiques qui pourraient aider à la mise en place de nouveaux traitements.

Procédures

Tous les animaux seront soumis à une procédure d’administration par gavage à raison d’un gavage par jour, d’une durée maximale de 1 minute, durant une période de 5 jours. Les animaux suivront des tests moteurs (3 session de 3 minutes maximum, entrecoupées de phases de repos de 5 minutes) et des tests cognitifs. Le premier test dure 5 minutes, le second est composé de 4 sessions 5 minutes (entrecoupées de 8 minutes). Un troisième test est réalisé sur une période de 4 jours consécutifs, à raison de 4 essais par jour (durant maximum 1 minute chacun). Un quatrième sera réalisé sur une nuit et enfin le cinquième, sur une période de 5 jours, à raison d’un essai unique de 10 minutes par jour. Nous réaliserons ces différents tests de manière successive, en respectant des pauses d’un moins un jour entre chacun aux âges de 4 mois, 8 mois, 12 mois et 16 mois. L’examen du fonctionnement des muscles (EMG) durera environ 20 minutes et sera réalisée en fin de procédure, sur les souris endormies afin d’éviter toute souffrance.

Impact sur les animaux

Nous pourrions observer chez les souris traitées des fausses routes liées à l’administration du traitement par gavage mais aussi des signes de stress liés à la contention obligatoire pour réaliser ce geste de gavage. Nous pourrions également observer un léger stress causé par la passation des tests comportementaux. Nous avons mis en place des points précis et spécifique à chacun de ses risques pour sortir les animaux de la procédure en cas de besoin. Ainsi, après l’administration par gavage du traitement, nous réaliserons une évaluation scorée de l’état de la souris en remplissant la grille présentée en annexe 7. Nous évaluerons les items suivants (+ 1 point / - 1 point) : Prise/perte de poids, poils propres/sales, interaction/isolement, déplacement/prostration, respiration normale/sifflement. Si la somme des points est comprise entre 3 et 5, la souris sera replacée dans sa cage sans surveillance particulière, si la somme est comprise entre 1 et 3 points, nous demanderons un avis vétérinaire, si la somme est inférieure à 1, la souris sera mise à mort. En cas de fausse route, l’animal sera mis à mort immédiatement.

Devenir

Les animaux seront tous mis à mort à l’issue des procédures car nous avons besoin d’étudier les tissus prélevés afin d’étudier les impacts au niveau microscopique (moléculaire, cellulaire et biologique) de notre intervention.

Remplacement

Ce projet a pour but de déterminer si le changement de la localisation de la protéine FUS dans la cellule (qui sort du noyau pour aller dans le cytoplasme chez les patients souffrant de SLA et de DFT) entraine 1) une perte des neurones dans le temps et 2) des troubles cognitifs et moteurs. Pour répondre à ces questions, il est nécessaire d’utiliser un modèle animal qui récapitule à la fois la complexité comportementale (des comportementaux sociaux, des processus cognitifs) mais aussi celle structurelle du système nerveux (les différents intervenants cellulaires retrouvés dans le système nerveux central) que l’on retrouve chez les patients atteints de ces maladies. Les modèles cellulaires ne nous permettraient de réaliser des études comportementales ni de reproduire cette complexité structurelle.

Réduction

Le nombre d'animaux nécessaires à la bonne réalisation de ce projet a été calculé, d’après nos travaux préliminaires, de manière à obtenir des résultats statistiquement fiables et robustes. Par ailleurs, pour limiter le nombre total d’animaux générés, nous proposons ici de réaliser les études sur les muscles sur les mêmes animaux que ceux prévus pour réaliser les expériences histologiques et moléculaires. Pour limiter le nombre total d’animaux générés et améliorer nos connaissances de la maladie, nous proposons d’utiliser les mâles et les femelles. Par ailleurs, nous avons décidé de réaliser une première étude afin de valider les groupes expérimentaux et potentiellement réduite le nombre de groupes contrôles que nous utiliserons. Si cette étude pilote est validée sur ces deux aspects, nous pourrons réduire de plus de la moitié les animaux nécessaires à la réalisation de ce projet.

Raffinement

L’enrichissement de l’environnement des animaux (bâtonnets à ronger, coton compressé pour faire des nids, maisons de carton blanc), le maintien des interactions sociales (les souris sont gardées à plusieurs par cage tout au long de leur vie) et la surveillance quotidienne des animaux permettront d’assurer de leur bien-être et de détecter rapidement tout changement de comportement associé ou non à la pathologie étudiée afin qu’il puisse être pris en charge. Nous avons établi des points-limites clairs afin de pouvoir soustraire l’animal à la souffrance si nécessaire. Les expérimentateurs en charge sont formés à chaque procédure et nous avons une très bonne connaissance du modèle utilisé. Nous pourrons ainsi facilement déceler un éventuel comportement anormal. Toutes les approches expérimentales que nous souhaitons utiliser dans ce projet sont couramment réalisées dans notre laboratoire, ce qui limite fortement les risques de perte de tissus pour des raisons purement techniques. Par ailleurs, la procédure d’étude du muscle sera réalisée sous anesthésie gazeuse afin de réduire toute souffrance de l’animal et de réduire le stress lié à la manipulation.

Choix des espèces

Les modèles de souris transgéniques sont les plus appropriés à notre étude car ils présentent le niveau de complexité structurelle du cerveau et de la moelle épinière adéquat, une séquence de notre gène d’intérêt (Fus) bien concernée d’un point de vue phylogénétique et des capacités cognitives et motrices qui nous permettent d’évaluer des troubles retrouvés chez les patients. Les études seront réalisées sur des souris adultes (début de l’expérience à 2 moi et fin prévue à 17 mois) car les patients souffrant de SLA liée à FUS présentent très rarement des formes juvéniles. Nous avons décidé d’étudier aussi bien les femelles que les mâles car les deux maladies qui nous intéressent touchent de la même manière les hommes et les femmes.

  • Recherche fondamentale
    • Système musculosquelettique
Souris : 2832
Souffrances
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▲ 272
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▲ 2560
Devenir
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 2832

2 832 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dont 2 560 dans des procédures classées en souffrance sévère, pour étudier les gènes de deux jonctions musculaires à l'aide de virus. Chaque animal reçoit des injections de virus adéno-associés, passe des tests de force de préhension nommés, String, Grip et Hanging, et parfois un exercice excentrique intense d'une heure, avant d'être tué pour prélever ses muscles. Le porteur écrit que les injections et les tests "ne causeront pas d'effets indésirables", tout en classant l'essentiel des animaux en gravité sévère et en évoquant des effets inattendus liés à la diffusion des virus dans d'autres tissus. Il affirme que ces expériences ne peuvent pas être menées in vitro et met en avant la réduction du nombre d'animaux permise par le criblage viral.

Objectifs

Habituellement, les cellules du corps humain ont un noyau par cellule. En revanche, les cellules musculaires squelettiques possèdent des centaines de noyaux à l'intérieur d'une seule cellule. Un sous-ensemble de ces nombreux noyaux remplit des fonctions spécialisées. Les noyaux situés dans la partie centrale des cellules musculaires sont en contact avec les motoneurones. Cette région est appelée la jonction neuromusculaire (JNM). La contraction de nos muscles commence au niveau de la JNM lorsque les motoneurones stimulent les cellules musculaires. Une JNM défectueuse est observée dans diverses maladies musculaires et peut entraîner de nombreux symptômes dévastateurs. Les noyaux situés aux extrémités des cellules musculaires sont en contact avec les tendons. Cette région est appelée jonction myotendineuse (JMT). Elle est responsable de l'amortissement de la force contractile du muscle. La JMT est la partie la plus touchée par les blessures lorsque nous faisons de l'exercice et revêt donc une grande importance pour la régénération et la réadaptation musculaires. Ces régions sont toutes les deux essentielles au bon fonctionnement du muscle squelettique, et il est nécessaire de mieux comprendre leur fonctionnement. Récemment, mon équipe a identifié de nombreux gènes qui ne sont exprimés que dans les noyaux de la JNM ou de la JMT. Cette découverte nous offre une nouvelle opportunité d'étudier la biologie de ces deux jonctions. Sur la base de ce contexte, nous avons deux objectifs dans ce projet. 1) Nous allons étudier les fonctions des gènes spécifiques de la JNM ou de la JMT que nous avons découverts. Nous injecterons dans le muscle des virus porteurs de petites séquences d’ARN ciblant les gènes d’intérêts qui réduiront leur expression lorsqu'ils sont présents dans une cellule. Si ces gènes jouent un rôle important dans la fonction de la JNM ou de la JMT, la perte de son expression entraînera des symptômes liés à une déficience de l’une ou l’autre de ces jonctions. 2) Nous isolerons des noyaux au niveau de la JNM ou de la JMT pour étudier plus en détail l'organisation des structures dans ces noyaux. Cela nous permettra de comprendre comment ils se spécialisent alors qu'ils se trouvent à l'intérieur de la même cellule. Pour ce faire, nous injecterons des virus exprimant des protéines fluorescentes uniquement dans les noyaux de l’une ou de l’autre de ces jonctions. La fluorescence nous permettra d'isoler ces noyaux.

Bénéfices attendus

Notre projet permettra d'identifier de nouveaux gènes qui sont essentiels à la fonction de la JNM ou de la JMT et fournira également des informations sur la façon dont ces domaines musculaires sont formés. Cela présente de nombreux avantages dans les domaines de la biologie musculaire, de la biologie de l'exercice et des maladies qui provoquent des défaillances d’une de ces deux jonctions. La conception de notre projet a également pour avantage de réduire le nombre d'animaux utilisés. À terme, l'analyse complète de la fonction d'un gène nécessite la génération de lignées de souris génétiquement modifiées. Cependant, la modification génétique des souris est très longue et coûteuse, et il est donc difficile d'étudier tous les gènes par cette méthode. Dans notre étude, nous utilisons des virus pour réduire l'expression des gènes recherchés. Cela nous permet de tester rapidement la fonction d'un grand nombre de gènes candidats et d'identifier les gènes à privilégier pour une étude plus approfondie à l'avenir. Par conséquent, notre conception a l'avantage de réduire considérablement le nombre d'animaux par rapport à l'étude de chaque gène individuel par modification génétique.

Procédures

1. Injection intramusculaire, intraveineuse ou intrapéritonéale : Il s'agit d'interventions très rapides dont seule l’introduction de l’aiguille provoque une douleur. L'injection ne dure que quelques secondes et l'intervention sur chaque souris ne prendra que quelques minutes. Ensuite, elles retourneront dans leur cage d'origine. 2. Mesure de la force de préhension (String, Grip et Hanging) et entraînement ou non à l'exercice excentrique : Il s'agit de procédures non invasives durant lesquelles les souris ne souffrent pas. Les souris feront 1 série de mesure de la force de préhension et/ou non 1 entrainement à l’exercice excentrique une seule fois 4 à 10 semaines après l’injection de virus adéno-associés. Les mesures de force de préhension des 3 tests (String, Grip et Hanging) ne prennent qu’1 à 2 min par souris avec 10 min entre chacun des 3 essais/test et 20 min entre 2 tests. L’exercice excentrique comprend 3 jours de 15 à 20 min d’habituation suivi d’un jour d’exercice de 60 min comparable à un exercice physique intense. Elles seront ensuite euthanasiées 30 min, 1 jour, 2 jours et 3 jours après l’exercice excentrique ou immédiatement après les mesures de force de préhension pour les animaux qui ne feront pas l’exercice excentrique pour réaliser un suivi de la réparation musculaire.

Impact sur les animaux

Les procédures d'injection ou les tests de phénotypage musculaire eux-mêmes ne causeront pas d'effets indésirables. Cependant, comme la délivrance systémique de virus adéno-associés peut également diminuer l'expression des gènes candidats dans d'autres tissus que les muscles ciblés, des effets indésirables inattendus, en raison de leur faible musculature, pourraient être observés.

Devenir

Pour parvenir à des conclusions scientifiques solides avec le nombre minimal d'animaux utilisés, nous collecterons les biopsies musculaires de tous les animaux à la fin de chaque procédure. Par conséquent, nous ne réutiliserons pas, ne remplaçons pas et ne ferons pas adopter les animaux.

Remplacement

Les souris sont nécessaires pour ces expériences dans le but de nous permettre de comprendre les propriétés physiologiques des cellules musculaires après manipulation des gènes cibles. Les modifications génétiques qui ne sont possibles que chez la souris nous permettent d'étudier la fonction des gènes dans des conditions biologiques appropriées et donc la physiopathologie. Notre travail se concentre en particulier sur les sous-types nucléaires spécifiques à l'intérieur des cellules musculaires qui sont formés par l'interaction entre les cellules musculaires et d'autres types de cellules au niveau des JNM et des JMT. De plus il est impossible de mesurer les effets de la réduction de l’expression des gènes cibles sur la force musculaire avec une études réalisée sur des cellules. Ces expériences ne peuvent pas être réalisées in vitro car elles impliquent différents types de cellules et de structures complexes.

Réduction

Nous prenons plusieurs mesures pour réduire le nombre d'animaux utilisés. Mesure 1 : Avant d'injecter les virus capables de réduire l’expression des gènes d’intérêts chez les animaux in vivo, nous confirmerons leur efficacité dans des cellules en culture. Mesure 2 : La conception de notre projet présente l'avantage de réduire le nombre d'animaux utilisés pour les expériences. En effet, le nombre de nouveaux gènes candidats dont nous avons découvert l'expression dans les noyaux de la JNM ou de la JMT rend difficile l'étude de tous les gènes en générant des lignées mutantes. Par conséquent, le criblage des gènes candidats prometteurs par une étude utilisant des virus a pour avantage de réduire considérablement le nombre d'animaux utilisés à l'avenir. Mesure 3 : Pour un des objectifs, le prélèvement de l'échantillon de contrôle et de l'échantillon expérimental sera réalisé sur le même animal (par ex : muscle tibial antérieur gauche = contrôle et muscle tibial antérieur droit = expérimental) ce qui permettra de réduire de moitié le nombre total d'animaux utilisés. Mesure 4 : Pour les tests fonctionnels, de multiples expériences seront réalisées chez la même souris. Mesure 5 : Nous déterminerons la meilleure construction permettant de marquer les noyaux de la JNM ou de la JMT. Pour l'isolement de ces noyaux, nous injecterons les deux muscles afin de maximiser le nombre de noyaux extraits d'une souris. Mesure 6 : La puissance statistique a été utilisée pour calculer le nombre de souris minimum nécessaire afin de déterminer si une différence statistiquement significative existe entre 2 ou plusieurs groupes.

Raffinement

Au cours de notre projet, tout signe de douleur sera pris en charge par des mesures appropriées en fonction du niveau de douleur observé (0 à 3). Si une douleur est présente, elle sera traitée soit par l’administration d’un analgésique, soit par l’euthanasie prématurée des animaux concernés. Niveau 0 : aucune douleur, aucun inconfort détecté. Niveau 1 : douleur légère, dans ce cas les souris seront contrôlées quotidiennement. Niveau 2 : la douleur est présente, dans ce cas un analgésique sera administré à la souris et elle sera sous surveillance. Niveau 3 : douleur intense, dans ce cas un analgésique plus puissant sera administré et les animaux seront surveillés régulièrement. Ils seront euthanasiés prématurément si nécessaire pour éviter une douleur chronique. Après les procédures expérimentales, les souris seront suivies quotidiennement. Le suivi de nos souris comprend une observation du comportement général (perte de poids, apathie, yeux fermés) et de la paralysie des membres postérieurs. Pour les souris qui ont des difficultés à manger de la nourriture solide (croquettes), de la nourriture en gel sera placée dans la litière de la cage. Les procédures expérimentales seront effectuées sous anesthésie générale afin d'éviter toute gêne ou douleur qui pourrait en résulter. Les souris seront placées sur une plaque chauffante à 37°C pour éviter l'hypothermie et un gel oculaire sera appliqué sur les yeux pour éviter toute sécheresse.

Choix des espèces

Pour caractériser la physiologie du muscle, nous devons réaliser des expériences in vivo chez la souris car les modifications génétiques par injection de virus adéno-associés sont mieux établies dans ce modèle. Ces facteurs nous permettent d'obtenir un maximum de résultats par animal et de minimiser le nombre total d'animaux utilisés. En outre, le projet est basé sur nos récents travaux chez la souris qui ont permis de découvrir des gènes exprimés dans les noyaux de la JNM ou de la JMT. Par conséquent, la souris est le modèle le plus approprié pour ce projet. Pour les 2 objectifs, les injections de virus adéno-associés seront effectuées à l'âge de 2 à 3 mois (jeune adulte) car c'est le moment où nous avons caractérisé l'expression des gènes spécifiques de la JNM et de la JMT dans notre étude récente.

  • Recherche appliquée
    • Troubles musculosquelettiques
  • Recherche fondamentale
    • Système musculosquelettique
    • Système nerveux
Souris : 360
Souffrances
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▲ 360
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Devenir
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 360

360 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Modèles de sclérose latérale amyotrophique, elles reçoivent des injections intraveineuses et intracrâniennes de molécules, puis passent chaque mois pendant dix-huit mois une batterie de tests locomoteurs (rotarod, grip test, marche sur planche à trous, open field) et une mesure de force musculaire sous anesthésie. L'objectif est de tester la correction de la faiblesse musculaire, aucun traitement n'existant pour cette maladie. Le porteur affirme qu'il est "indispensable" de disposer d'un modèle animal car aucun système cellulaire ne reproduit les troubles de la locomotion à l'échelle de l'"organisme entier".

Objectifs

L’objectif de ce projet est d’étudier la correction des altérations locomotrices et de la force musculaire chez des souris modèles d’une maladie humaine musculaire, la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA, ou maladie de Charcot), pour laquelle il n’existe pas de traitement. Cette pathologie est due à une anomalie de l’ADN qui entraine une perte des neurone moteurs, aboutissant in fine à un affaiblissement des muscles squelettiques. Ayant précédemment identifié le mécanisme de cette mort neuronale, nous souhaitons désormais développer une approche thérapeutique pour cette maladie. Plus précisément, nous souhaitons injecter en intraveineux différentes molécules thérapeutiques, que nous avons précédemment validées en modèle cellulaire, dans des souris adultes modèle de cette maladie, et ceci afin d’étudier la correction du phénotype neuromusculaire de ces animaux. Pour cela nous effectueront une batterie de test non invasif de la locomotion et une mesure de la force musculaire de ces animaux chaque mois sur une période d’environ un an. Nous espérons que cette approche nous permettra d’ouvrir une piste thérapeutique pour cette maladie.

Bénéfices attendus

Nous avons besoin de modèles animaux pour développer une approche thérapeutique pour la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA), car il n’existe pas de modèle in vitro ou de système cellulaire pour étudier la correction de la neurodégénérescence, de la faiblesse musculaire et les altérations de la locomotion caractéristiques de ces pathologies. De plus, des études précédentes ont démontré que la souris est un modèle animal de choix pour étudier cette maladie. Enfin, l’analyse de la correction de la faiblesse musculaire dans ce modèle murin a un véritable intérêt pré-clinique pour développer et tester des pistes thérapeutiques pour cette maladie neurodégénérative.

Procédures

1 – Les injections en intrapéritonéale, notamment d’agents anesthésiques, requièrent moins d'une minute. 2 - Les injections en sous cutané, notamment d’agents analgésiques, requièrent moins d'une minute. 3 – Une injection intraveineuse de virus adéno associé (AAV) requiert entre 30 secondes et 1 minute par animal. 4 - Une injection stéréotaxique intra-crâniales d’une molécule thérapeutique requiert entre 5 et 7 minutes par animal. 5 – L’analyse de la locomotion se fait par une batterie de tests non invasifs réalisés chaque mois et ceci sur une période de 18 mois. Ces tests s’étalent sur une durée de 10 à 15 jours selon un protocole classique : pour le rotarod, 3 tests de 5 min sont réalisés par souris ; le grip test et la marche en équilibre sur planche à trou sont aussi réalisés trois fois (environ 5 min) par souris et l’open field est un test de 30 minutes par animal. 6 – La mesure de la force musculaire est réalisée en 4 à 8 minutes sous anesthésie gazeuse. Cette mesure est répétée chaque mois (mais en décalage de 10 à 15 jours avec les tests locomoteurs) et ceci sur une période de 18 mois. En conclusion, chaque animal recevra à l’âge de deux mois une injection intraveineuse rétro-orbitale sous anesthésie gazeuse (entre 30 secondes et une minute), puis trois semaines plus tard une injection sous cutanée d’un analgésique et une injection intrapéritonéale d’anesthésiques suivie d’une injection stéréotaxique intra-crâniales d’une molécule thérapeutique (d’une durée de 5 à 7 minutes). Un mois après cette injection intra-crâniale, le phénotype de cet animal sera suivi par une batterie de tests locomoteurs non invasifs (rotarod, grip test, bar test puis rotarod) répartis sur 10 à 15 jours, puis deux semaines après le dernier test, nous effectuerons une mesure de leur force musculaire sous anesthésie gazeuse en 4 à 8 minutes. Ces tests locomoteurs et mesure de force seront répétées environ chaque mois sur une période de 18 mois.

Impact sur les animaux

Nous souhaitons étudier une maladie neurodégénérative et neuromusculaire touchant les adultes, et ceci en utilisant un modèle animal ; nous nous attendons donc à l’éventuelle apparition d’altérations locomotrices et/ou d’une faiblesse musculaire chez ces souris. Il est à noter que les tests locomoteurs que nous utiliserons pour évaluer l’apparition de ces altérations sont classiques, non invasifs et sans douleur. De même, il est à noter que la mesure de la force musculaire se fait sous anesthésie. Concernant le nombre d’animaux étudié, des travaux précédents et l’étude de la littérature nous ont permis d’établir que l’étude de groupes de 12 animaux permet d’obtenir des résultats statistiquement significatifs. Le facteur de comparaison sera la dose et la nature de molécule thérapeutique. Ainsi, compte tenu de notre projet d’analyser 3 doses de traitements de 5 molécules (4 thérapeutiques et une molécule contrôle), sous deux conditions (contrôle ou pathologique), nous estimons que l’étude de 360 animaux sur 3 à 5 ans est nécessaire.

Devenir

Les souris seront euthanasiées à l'issue de la procédure afin d’étudier leurs tissus (muscle, cerveaux, etc.) pour des analyses histopathologiques et moléculaires.

Remplacement

Cette étude a pour but de tester des approches thérapeutiques dans un modèle d’une maladie neurodégénérative et neuromusculaire causée par une mutation génétique, la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA). Pour ce faire, il est indispensable de disposer d'un modèle animal pour identifier l’effet de ces traitements à l’échelle de l’organisme entier ; en effet des modèles cellulaires ou un in vitro ne peuvent pas reproduire des troubles de la locomotion ou de la force musculaire et apporter un même niveau d’information. De plus, nous avons établi précédemment que le modèle souris est un bon modèle animal d'étude de cette maladie.

Réduction

L’objectif est de réduire au maximum le nombre de souris pour l’étude tout en s’assurant d’une analyse statistique fiable et reproductible. Des travaux précédents et l’étude de la littérature nous ont permis d’établir les doses de molécules thérapeutiques à injecter, les temps d'analyses et que l’étude de groupes de 12 animaux permet d’obtenir des résultats statistiquement significatifs. Le facteur de comparaison sera la dose et la nature de molécule thérapeutique et compte tenu de notre projet d’analyser 3 doses de traitements de 5 molécules (4 thérapeutiques et un contrôle), sous deux conditions (contrôle ou pathologique), nous estimons que l’étude de 360 animaux sur 3 à 5 ans est nécessaire.

Raffinement

Afin de diminuer le stress et la douleur liées à la mesure de la force musculaire par stimulation électrique et aux injections intraveineuses et intracérébrales ; ces procédures expérimentales se font toutes sous anesthésie. Les point limites seront alors déterminés en fonction des observations faites d'une part pendant l'anesthésie (évaluation du rythme cardiaque, variation de la température de l'animal) et d'autre part pendant et après l'injection de l'animal (changement du comportement (akinésie, prostration, paralysie), réponses à des stimuli externes). L'anesthésie et la procédure d'injection seront arrêtés si ces points limites sont atteints.

Choix des espèces

Cette étude a pour but de tester des approches thérapeutiques dans un modèle d’une maladie neurodégénérative et neuromusculaire causée par une mutation génétique, la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA). Pour ce faire, il est indispensable de disposer d'un modèle animal pour identifier l’effet de ces traitements à l’échelle de l’organisme entier ; en effet des modèles cellulaires ou un in vitro ne peuvent pas reproduire des troubles de la locomotion ou de la force musculaire et apporter un même niveau d’information. Enfin, nous allons étudier des approches thérapeutiques sur le comportement locomoteur et la force musculaire chez des souris adultes, en effet la maladie que nous étudions touche les adultes. Enfin, nous suivrons le comportement locomoteur et la force musculaire de ces animaux sur une période de 18 mois. Ce protocole a été choisi d’après nos expériences précédentes et par l’étude de la littérature et ceci afin de reproduire l’aspect progressif de la maladie étudiée.

  • Recherche fondamentale
    • Biologie du développement
    • Oncologie
    • Système musculosquelettique
Poissons zèbres : 700
Souffrances
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▲ 700
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Devenir
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 700

700 poissons zèbres vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Modifiés génétiquement dès l'embryon pour exprimer des mutations cancéreuses, ils sont suivis jusqu'à douze mois et anesthésiés chaque mois pour détecter des tumeurs internes par fluorescence, afin d'étudier l'origine cellulaire de cancers du muscle de l'enfant. Le porteur indique que les tumeurs peuvent provoquer des troubles de la nage, une léthargie, des œdèmes et une incapacité à se nourrir, déclenchant la mise à mort. Il affirme que les cellules en culture ne modélisent pas l'apparition des tumeurs et que le poisson zèbre partage 80 % de ces programmes génétiques avec l'humain.

Objectifs

Les cancers touchent chaque année plus de 2500 enfants en France. On estime qu’un enfant sur 440 sera atteint par un cancer avant 15 ans. Malgré des essais cliniques, leur taux de survie ne s’améliore plus depuis 20 ans. Il est donc indispensable de développer des traitements plus efficaces et moins toxiques. Ce projet vise à déterminer si les cancers du muscle fréquemment observés chez les enfants et les adolescents peuvent dériver non pas seulement de la transformation de cellules du muscle mais aussi d’une autre population de cellules. Cette question est importante, car on sait que la réponse aux chimiothérapies peut varier en fonction de la cellule à l’origine des tumeurs. In vitro, il a été montré que lorsqu’on exprime des gènes mutés, fréquemment retrouvés chez les patients atteints par ces cancers, dans les cellules neuronales, celles-ci prolifèrent et expriment des marqueurs de ces cancers. Il est maintenant nécessaire de vérifier à l’aide du modèle de poisson que lorsque ces mutations sont introduites dans ces cellules neuronales, elles conduisent bien à la formation de tumeurs. L’objectif de ce projet est de pouvoir déterminer si des cellules neuronales constituent l’une des cellules d’origine des cancers du muscle chez l’enfant lorsqu’elles expriment des mutations fréquemment retrouvées dans ces pathologies. Or, on sait que la réponse aux traitements peut varier en fonction de la cellule d’origine du cancer. Le poisson est un modèle de vertébré particulièrement utile pour l’étude de la génétique du cancer. Les gènes et programmes génétiques impliqués dans le développement des cancers sont conservés à 80% entre l'Homme et le poisson et de très bons outils sont disponibles pour reproduire les altérations génétiques trouvées des patients dans les cellules de poissons. Pour tester l’hypothèse d’une origine neuronale de certains cancers du muscle chez l’enfant, ces mutations seront introduites dans des embryons de poissons. Ensuite, un suivi attentif de la formation de tumeurs sera réalisé sur une durée 12 mois maximum. Le nombre de poisson a été réduit au maximum pour permettre une analyse statistique des résultats.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de mieux comprendre l’origine des cancers des muscles chez les enfants. Cette étape est indispensable pour adapter la prise en charge thérapeutique des jeunes patients, car la cellule d’origine des cancers impacte la réponse aux traitements.

Procédures

Pour les poissons zèbres de 5 jours à 3 mois : Les poissons seront transférés provisoirement de leur aquarium à un autre plus petit (1 litre), par groupe de 3, 2 fois par semaine, pour réaliser l’observation attentive de l’apparition des tumeurs et d'éventuels signes de mal-être. Durée maximale de l'intervention : 10 minutes. Nombre maximal : 24. Les poissons sont également suceptibles d'etre anesthésiés et observé sous une loupe 1 fois par mois pour évaluer la présence de tumeur interne (fluorescence). Durée de l'intervention : 10 minutes. Nombre maximal : 3. Pour les poissons zèbres de plus de 3 mois : Les poissons seront transférés provisoirement de leur aquarium à un autre plus petit (1 litre), par groupe de 5 poissons, 1 fois par semaine, pour réaliser l’observation attentive de l’apparition des tumeurs et d'éventuels signes de mal-être. Durée maximale de l'intervention : 15 minutes. Nombre maximal : 36. Les poissons sont également suceptibles d'etre anesthésiés et observé sous une loupe 1 fois par mois pour évaluer la présence de tumeur interne (fluorescence). Durée de l'intervention : 10 minutes. Nombre maximal : 9.

Impact sur les animaux

La fréquence d'observation a été définie de manière à anticiper la détection des tumeurs tout en réduisant le malêtre animal associé à leur manipulation répétée. L'observation attentive des poissons nécessite leur transfert transitoire dans un autre bac (par groupe de 3 ou 5 poissons suivant leur âge). Les poissons seront également légèrement anesthésiés (Tricaïne methasulfonate tamponnée à pH7, 100mg/L) une fois par mois pour permettre d'observer par fluorescence, d'eventuelles tumeurs interne aux poissons. Chez les patients, aucun symptôme majeur n'est observé dans les premiers stades de la maladie en dehors de l'apparition d'une masse préférentiellement proche des muscles. De fait, certains animaux peuvent présenter des signes de malêtre dus au développement de ces tumeurs. Les signes les plus précoces comprennent des modifications de la nage, une incapacité à maintenir sa position dans la colonne d'eau, une respiration accélérée passagère ou une apathie. Les animaux qui présentent un ou plusieurs de ces signes cliniques seront identifiés et observés pendant une durée maximale de 48h. En absence d’amélioration des signes mal-être listés ci-dessus, les poissons seront mis à mort. La présence de tumeur, le hérissement des écailles, la présence d’oedèmes, une léthargie (immobilité au fond de l’aquarium) prolongée ou une incapacité à se nourrir constituent des points limites nécessitant une mise à mort immédiate.

Devenir

En cas de mal-être, les poissons zèbres seront mis à mort. Dans le cas d'apparition de tumeurs, afin de récupérer les tumeurs, et permettre leur analyse, les poissons seront mis à mort. A la fin de la procédure (soit à 1 an maximum), les poissons seront mis à mort pour prévenir la survenu d'éventuelle altération tardive du à la procédure.

Remplacement

Les modèles animaux sont nécessaires pour évaluer expérimentalement les conséquences des modifications génétiques impliqués dans les maladies humaines telles que le cancer. Les cellules cancéreuses humaines en culture sont très utiles pour comprendre les mécanismes moléculaires en place lorsque le cancer est déjà établi. En revanche, elles ne représentent pas la complexité des comportements cellulaires là où la tumeur est établie, l’interaction avec les tissus sains et le reste de l’organisme. Les cellules cancéreuses en culture ne peuvent pas modéliser les étapes permettant l’apparition et l’évolution temporelle des tumeurs.

Réduction

Dans un but de réduction et en accord avec la littérature scientifique, la taille de chaque groupe a été calculée pour obtenir des résultats significtifs tout en incluant le minimum d'individus dans cette étude. Des tests statistiques seront utilisés pour s'assurer de la significativité des résultas. De plus, l’analyse des caractéristiques biologiques des tumeurs sera réalisée sur le même groupe que la mesure du taux d’incidence des tumeurs. Dans la mesure du possible, nous essaierons de grouper au maximum les manipulations génétiques de manière à mettre en commun les groupes témoins et réduire ainsi le nombre total d’animaux utilisés. Nous réaliserons en priorité le modèle transitoire (350 poissons) puis nous développerons le système constitutif (350 poissons) si besoin, et en cas d’échec du premier modèle (soit un maximum de 700 poissons).

Raffinement

Tout signe de mal-être des animaux potentiellement dus au développement de tumeurs pourront être prévenus par une surveillance attentive des poissons à la recherche de signes ou de changements de comportement généralement associés à une maladie par l’application de critères d’arrêt définis.

Choix des espèces

Le poisson zèbre représente un bon organisme modèle pour l'étude de la génétique du cancer. Les gènes et programmes génétiques impliqués dans le développement des cancers sont conservés à 80% entre l'Homme et le poisson et nous disposons de très bons outils pour reproduire les altérations génétiques trouvées dans les tumeurs humaines spécifiquement dans certains types de cellules dans les poissons adultes. D'autres espèces d'animaux pourraient être envisagées comme alternative au poisson zèbre, tels que Caenorhabditis elegans et Drosophila melanogaster, mais ce sont des invertébrés dont de nombreux organes diffèrent considérablement de l’Homme, ce qui limite leur utilité pour l’étude du cancer. Le poisson représente une bonne alternative à la souris à la fois parce qu'il est un vertébré moins évolué et parce qu'il offre d'excellentes possibilités de manipulation génétique pour tester l'influence de gènes particuliers sur le développement tumoral. Les micro-injections de vecteurs ADN seront réalisées dans des embryons au stade d’une cellule. L’étude de la survenue des tumeurs primaires sera faite dans des poissons juvéniles ou adultes (âge compris entre 4 et 52 semaines) en fonction de la vitesse d’apparition des tumeurs.

  • Recherche fondamentale
    • Éthologie / comportement / biologie animale
    • Oncologie
    • Système musculosquelettique
Souris : 3
Rats : 3
Cochons d'Inde : 3
Hamsters de Chine : 3
Gerbilles de Mongolie : 3
Autres rongeurs : 48
Souffrances
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▲ 63
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Devenir
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 63

63 rongeurs de six espèces (souris, rats, cochons d'Inde, hamsters, gerbilles et autres rongeurs) vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance déclaré léger. Chaque animal subit sous anesthésie l'implantation de billes métalliques contre le crâne et la mandibule, puis des séances d'exposition aux rayons X pour filmer les mouvements de mastication, avant d'être tué et disséqué. Le porteur présente une recherche fondamentale sur la diversité morphologique des rongeurs et son lien avec des espèces fossiles. Il affirme qu'aucune méthode alternative ne permet de capturer ces mouvements chez l'animal vivant.

Objectifs

Le projet a pour but de documenter et de comparer la diversité morphologique cranio-mandibulaire des rongeurs afin de comprendre comment cette dernière influence les mouvements de la mâchoire durant la mastication. Nous cherchons à mettre en évidence des patrons de covariations entre des caractères anatomiques (ostéologiques, musculaires et dentaires) et fonctionnels afin de comprendre comment l’anatomie contraint ou favorise les mouvements de la mâchoire dans l’espace et dans le temps.

Bénéfices attendus

L'étude intégrative de la covariation morphologique des complexes ostéologiques, musculaires et dentaires et son impact fonctionnel sur les mouvements masticateurs en utilisant des données issues de mêmes individus est un concept original non-exploité dans la littérature. Les résultats attendus par ce projet nous permettront d'améliorer notre compréhension des dynamiques évolutives de la diversification des rongeurs et de mettre en évidence si l'évolution de ces structures (conjointes ou isolées) ont joué un rôle clé dans le succès évolutif de ce groupe. Enfin, ces données serviront a posteriori à la réalisation de modèles biomécaniques permettant de reconstruire les mouvements masticateurs possibles à partir des crânes d'espèces fossiles morphologiquement et phylogénétiquement proches de celles proposées dans ce projet.

Procédures

Tous les animaux (n = 63) subiront une intervention chirurgicale sous anesthésie globale afin d'implanter des marqueurs radio-opaques (billes métalliques d'un diamètre < 1mm et d'un poids de 0.00026g) contre le crâne et la mandibule des animaux à l'aide d'une aiguille. La durée de la chirurgie est estimée entre 30 et 45 min. De plus, les animaux seront exposés aux rayons X lors de la procédure de capture des mouvements masticatoires via cinéradiographie. Ces mouvements ne sont pas impactés par la chirurgie dû au faible taille et poids des marqueurs. Cette intervention se déroulera lors de sessions de 2h maximum durant lesquelles l'animal sera exposé aux rayons X par intervalles de 6 secondes, pour une durée cumulée totale de 90 secondes.

Impact sur les animaux

Les animaux sont mis à jeun la veille de l’analyse. Une anesthésie chirurgicale de courte durée (moins de 30 min) est réalisée pour insérer les billes. Un antalgique post implantation des marqueurs est administré comme suggéré par le vétérinaire référent et re-administré si nécessaire (douleur prolongé). Une légère perte de poids potentielle suite à l’anesthésie peut être observée. - 10 examens d’imagerie (acquisition en cinéradiographie) pour une durée cumulée totale de 90 secondes en vigile et sans contention pendant qu’ils mangent leurs aliments habituels. Les animaux peuvent subir un stress suite à leur acquisition et à la modification de leur lieu de vie. L’anesthésie réalisée pour insérer les marqueurs risque de causer des légères troubles d'alimentation (et donc une légère perte de poids éventuelle le lendemain de l’implantation) ainsi que des douleurs faibles mais contré par l’analgésique. Ceci n’impacte en aucun moment les mouvements normales des mâchoires et donc les données scientifiques. Après leur rétablissement les animaux seront de nouveaux sujets à un stress lors de leur manipulation pour les acquisitions de données de cinéradiographie (environnement inhabituel, bruit du générateur à rayon X). Les animaux seront euthanasiés à la fin de l'expérimentation pour être CT-scanné ce qui est essentiel pour pouvoir lier anatomie et mouvement au niveau individuel.

Devenir

A l'issue de la procédure "Acquisition des données des mouvements masticateurs", tous les animaux seront euthanasiés afin de procéder à la dissection de leur complexe masticateur puis de scanner le crâne et la mandibule pour reconstruire les mouvements masticatoires individuels en 3D.

Remplacement

Aucune méthode alternative de modélisation biomécanique ne permet de substituer l'utilisation d'animaux vivants pour capturer les mouvements masticateurs effectifs en lien avec la morpho-anatomie crânienne et musculaire.

Réduction

La large gamme d'espèces sélectionnées pour ce projet a été déterminée afin de considérer un spectre morphologique, taxonomique et écologique suffisant pour répondre aux questions macro-évolutives de notre projet. Le nombre d'animaux (n = 63) a été réduit au maximum en utilisant 3 individus par espèce afin de capturer un aperçu de la variation morpho-fonctionnelle de notre structure d'intérêt au sein d’une espèce mais en permettant de comparer a l’échelle interspécifique (moyennes par espèce sont utilisées pour les analyses comparatives).

Raffinement

Les animaux se trouveront dans un environnement adapté à leurs besoins (dimensions de la cage, récréation, nourriture, température et cycle jour/nuit) en fonction de l'espèce considérée et pendant toute la durée de l'acquisition des données expérimentales. Les animaux seront hébergés dans un environnement enrichi, avec un substrat pour faire leur nid et des objets à ronger. Les cages seront individuelles hormis pour les espèces sociales. Les animaux recevront une dose d’anti-inflammatoire pour prévenir la douleur des insertions sous cutanées des billes. Au cours de la chirurgie d’implantation des marqueurs, les animaux seront sous anesthésie générale et placés sur un tapis chauffant thermo-régulé pour éviter la perte de chaleur. Ils seront ensuite placés en chambre de réveil thermostatée et surveillés attentivement. Au moins deux à trois jours de récupération sont prévus suite à cette manipulation avant de débuter la cinéradiographie. Si les animaux montrent des signes de douleur l’analgésie sera prolongé (jamais observé sur plus de 3 ans d’expérience avec ce type d’implantation). Les boîtiers dans lesquels ils seront placés pendant cette procédure seront adaptés à la taille de l'animal et offriront des zones d'abri pour diminuer leur stress durant l'expérimentation. Une surveillance accrue des animaux par un personnel compétent est prévue afin d'adapter les temps de rétablissement post-chirurgie pendant toute la durée du projet et diminuer la souffrance animale. Les animaux seront euthanasiés immédiatement après l’acquisition des examens rayons X. Les points limites définis dans le projet seront strictement suivi limitant ainsi toute souffrance animale possible.

Choix des espèces

Les espèces animales choisies permettent de capturer un maximum de variation morphologique et de régime alimentaire sur un large spectre systématique au sein des rongeurs ; donc de permettre de répondre aux questionnements macro-évolutifs et morpho-fonctionnels de ce projet. Des animaux adultes seront utilisés pour minimiser la variation en lien avec les changements morphologiques et fonctionnels qui ont lieu au cours du développement de l’animal jusqu’à sa maturité. Ce choix permet d'optimiser la détection de la variation entre espèces et est un des principes clé pour réaliser des analyses comparatives en biologie évolutive.

  • Recherche fondamentale
    • Système musculosquelettique
Souris : 160
Souffrances
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▲ 160
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Devenir
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 160

160 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une section définitive du nerf sciatique d'une patte sous anesthésie, qui provoque une atrophie et une perte de force du membre, pour étudier la régulation des connexions entre le cerveau et le muscle. Le porteur décrit une chirurgie modérément invasive et affirme que la souris peut continuer à se déplacer sur ses quatre pattes. Il conclut que l'étude ne peut être conduite que sur un "organisme entier", aucun modèle in vitro ne reproduisant la communication entre motoneurones et muscle.

Objectifs

Ce projet vise à comprendre comment est régulée la maintenance des connections cerveau-muscle. Le muscle squelettique est le plus grand organe du corps humain, il représente 40 à 50% du poids corporel. Il est essentiel pour la mise en mouvement du squelette, le maintien de la posture, la respiration, la thermogenèse et la régulation du métabolisme des lipides et des glucides. Cette capacité à bouger et à respirer nécessite une communication entre le cerveau et le muscle. Elle a lieu via des synapses hautement spécialisées qui contrôlent la contraction musculaire. Un dysfonctionnement de ces connections est la cause de faiblesse musculaire, d’atrophie musculaire voir de paralysie et est impliqué dans plusieurs pathologies telles que les myasthénies ou la sclérose latérale amyotrophique. Comprendre comment est régulé la formation et la maintenance de ces synapses est donc d’un grand intérêt.

Bénéfices attendus

Des dysfonctionnements de connections verceau-muscle sont observées dans différentes maladies neuromusculaires. L’apport de connaissances fondamentales est un prérequis pour comprendre la physiopathologie des maladies neuromusculaires et permettre le développement de thérapie à plus long terme.

Procédures

Les animaux subiront deux injections : une sur animal vigile pour l’anesthésie générale (durée une minute) et une sur animal anesthésié pour l’analgésie per et post-opératoire (durée une minute). Les animaux subiront une intervention chirurgicale d’une durée de 15 minutes pour réaliser une section définitive du nerf sciatique d’une seule patte. En de douleur post-opératoire, les animaux pourront recevoir une autre injection pour l’analgésie (durée 1 minute).

Impact sur les animaux

Une chirurgie de dénervation de la patte postérieure gauche sera réalisée. Cette dénervation conduit à une atrophie des muscles de la patte observable à partir de 14 jours, donc à une perte de force musculaire sur le membre. Comme la souris est quadrupède, cette intervention ne l’empêche pas de se déplacer, de grimper dans la cage et de s’alimenter. La technique de dénervation définitive est une chirurgie modérément invasive et parfaitement maitrisée.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à la fin de l’expérimentation afin de collecter tous les muscles squelettiques des pattes postérieures. Ces tissus prélevés serviront pour les analyses de biologie moléculaire et d’histologie pour décrypter les acteurs moléculaires responsables de l'homéostasie musculaire.

Remplacement

Cette étude ne peut être conduite que sur un organisme entier car il est actuellement impossible de reproduire in vitro le système complexe de communication entre les motoneurones et le muscle. La souris est le modèle idéal pour cette analyse car les processus étudiés sont très conservés au cours de l’évolution en particulier chez les mammifères.

Réduction

Un effectif de n=20 animaux par point de collecte sera suffisant pour obtenir des résultats statistiquement fiables. Après obtention des résultats expérimentaux, les données seront analysées à l’aide d’un test statistique non paramétrique. L’ensemble des muscles des deux pattes postérieures seront collectés. La patte droite non dénervée servira de contrôle contralatéral.

Raffinement

Pendant toute la chirurgie, les animaux seront sous anesthésie générale et locale, coussin chauffant pour éviter l’hypothermie. Un gel oculaire sera appliqué sur les yeux afin d’éviter tout dessèchement de l’œil. Après la chirurgie les animaux recevront pendant 3 jours un traitement analgésique et antalgique. Pour une meilleure récupération après l’anesthésie générale, les animaux seront stabulés une nuit en armoire chauffante. Afin de faciliter l’accès à la nourriture et l’eau derrière l’intervention chirurgicale, des croquettes et de l’eau gélifiée seront déposés sur le sol de la cage. Pendant les 5 jours suivant l’intervention chirurgicale, les animaux seront surveillés individuellement quotidiennement afin de vérifier la bonne cicatrisation de la suture, et de traiter la douleur avec des antalgiques adaptés en cas de besoin ou d’euthanasier l’animal en cas de souffrance non jugulée, appréciée par des critères de signes cliniques, d’aspect et de comportement. Toutes les souris de la même cage seront opérées le même jour afin de maintenir le groupe social.

Choix des espèces

Le modèle murin permet le développement d’animaux génétiquement modifiés conduisant à l’obtention de modèle dans lequel un ou plusieurs gènes peuvent être rendus non fonctionnels. De plus, le tissu musculaire de la souris est très proche de celui de l'homme dans sa structure et son fonctionnement. Le modèle murin permet donc des explorations moléculaires, cellulaires, tissulaires et fonctionnelles. Les souris seront utilisées à l’âge adulte mature entre 12 et 13 mois car le laboratoire étudie les mécanismes régulant l'homéostasie musculaire. L’âge de 12 mois représente à peu près le milieu de la vie pour une souris.

  • Recherche appliquée
    • Troubles musculosquelettiques
  • Recherche fondamentale
    • Système musculosquelettique
Souris : 144
Souffrances
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▲ 144
Devenir
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 144

144 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Génétiquement modifiées, elles passent chaque semaine des tests moteurs pendant huit semaines, certaines étant soumises à une course forcée sur tapis roulant jusqu'à épuisement, avant une analyse des muscles sous anesthésie puis la mise à mort. Le porteur indique que la course jusqu'à épuisement génère un stress et de possibles douleurs musculaires. Sur le remplacement, il reconnaît que l'analyse des propriétés musculaires pourrait se faire ex vivo, procédé qu'il dit vouloir privilégier à l'avenir sans le retenir ici.

Objectifs

La « différenciation myogénique » correspond à la transformation des cellules souches musculaires en cellules matures. Ce processus, très finement régulé, permet le développement des muscles squelettiques au cours de la période embryonnaire ainsi que sa réparation en cas de lésion chez l’adulte. Le processus de différenciation myogénique s’accompagne d’un stress transitoire du réticulum endoplasmique (RE). Le RE est un lieu essentiel, à l’intérieur de la cellule, pour la synthèse de nouvelles protéines. Lorsque des protéines anormales s’accumulent dans le RE, la cellule est soumise à un stress et des adaptations se mettent en place : les cellules souches défectueuses sont éliminées de façon sélective et en conséquence la formation de cellules musculaires fonctionnelles se trouve améliorée. Ce mécanisme est essentiel au bon fonctionnement du muscle. On observe une dérégulation du stress du RE dans différentes pathologies du muscle squelettique, telles que les myopathies. Chez la souris, il a été montré que l'activation du stress du RE dans des cellules souches musculaires est associée à une accumulation de glycogène dans la cellule. Cette accumulation de glycogène est nécessaire à la survie des cellules souches lors du stress du RE. Elle dépend d’une protéine appelée Stbd1. De manière intéressante, des cellules souches musculaires qui ne possèdent pas cette protéine ne peuvent pas se transformer en cellules musculaires. Nous ignorons toutefois quelles sont les répercussions de l’absence de cette protéine sur la fonction motrice. Notre objectif est donc de caractériser l’impact de la déficience de la protéine Stbd1 sur la fonction et la performance musculaires dans un modèle de myopathie. L’étude sera réalisée sur un total de 72 souris (36 souris sauvages et 36 souris transgéniques) dans le respect du principe des « trois R » (remplacement, réduction, raffinement). L’une de nos priorités majeures sera de minimiser l'inconfort, le stress ou la douleur des animaux et de maintenir le nombre d'animaux utilisés dans les procédures expérimentales au minimum. Les interventions invasives seront menées dans les conditions appropriées d'anesthésie et toutes les mesures nécessaires seront prises pour minimiser la douleur pendant et après l’intervention. Dans le cas où la vie d'un animal devra être interrompue, cela sera effectué rapidement pour minimiser la douleur et dans le respect des pratiques acceptées.

Bénéfices attendus

Le projet a pour objectif d’avancer dans la compréhension du processus de différenciation myogénique ainsi que des mécanismes à l’origine de myopathies telles que la dystrophie musculaire de Duchenne ou la dystrophie myotonique de type 1.

Procédures

L’ensemble des tests réalisés pour l’évaluation de la fonction motrice sont réalisés sur des animaux vigiles ; l’ensemble des animaux (36 contrôles et 36 transgénique de chaque sexe, soit 144 animaux) seront soumis, une fois par semaine pendant 8 semaines, à des tests comportementaux permettant d’évaluer la fonction motrice (force, marche, coordination…). Ces tests sont sans douleur pour l’animal. A l’issue de ces tests, 24 animaux de chaque sexe (12 contrôles et 12 transgénique) seront soumis à un test d’endurance qui consiste à courir sur un tapis roulant jusqu’à épuisement, puis seront mis à mort par euthanasiant chimique. Différents muscles seront alors prélevés. Les autres souris (24 contrôles et 24 transgéniques de chaque sexe) seront consacrées à l’étude des propriétés musculaires. Cette partie sera réalisée sous anesthésie. La durée est estimée à 45 minutes par animal. A la fin, les animaux seront mis à mort par euthanasiant chimique et les muscles prélevés.

Impact sur les animaux

L’ensemble des tests réalisés pour l’évaluation de la fonction motrice peuvent générer un stress modéré dû à la manipulation et au changement d’environnement. La durée de cette étude est estimée à 1h au maximum. En outre, la course forcée sur tapis roulant sera effectuée jusqu'à épuisement de l'animal, ce qui génère un stress et de possibles douleurs musculaires. L’étude des propriétés musculaires peut générer de la douleur mais cet effet indésirable sera prévenu par l’utilisation d’une anesthésie gazeuse et analgésie chimique.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à l’issue de la procédure afin de prélever les muscles pour une étude ultérieure. Cette étude musculaire est nécessaire évaluer les conséquences de l’invalidation du gène d’intérêt sur la structure du muscle, le nombre de cellules souches, ou encore l’accumulation de glycogène.

Remplacement

L'analyse comportementale nécessite d'être réalisée in vivo et ne peut être remplacée par des méthodes alternatives. L'analyse des propriétés musculaires pourrait être réalisée ex vivo. Cela nécessite un appareillage particulier, onéreux, et une longue période de tests. Des travaux préliminaires seront intégrés à cette étude, en parallèle de l’approche in vivo. Notre objectif est de privilégier cette alternative dans l'avenir.

Réduction

Le calcul du nombre d’animaux par groupe se base sur la nécessité d’avoir suffisamment d’animaux pour que l’analyse statistique soit possible entre les deux groupes. Les différentes interventions (étude du comportement, de la fonction contractile et prélèvement de muscles) seront réalisées successivement sur les mêmes animaux. Toutefois, en ce qui concerne l’analyse de la fonction contractile, l’étude des deux muscles d’intérêt ne pourra pas se faire sur les mêmes animaux. En effet, le maintien de la souris sous anesthésie profonde pendant 30 à 45 minutes pour l’étude du premier muscle peut potentiellement induire une variabilité qui nuirait à l’analyse des résultats.

Raffinement

Les souris bénéficieront d’une surveillance quotidienne et de pesées bi-hebdomadaires. L’enrichissement est effectué par ajout de carrés de coton dans la cage et d’un dôme.

Choix des espèces

Les rongeurs sont les modèles animaux les plus couramment utilisés en recherche fondamentale ou appliquée chez les mammifères, notamment pour l’étude de pathologies humaines. Le laboratoire dispose du savoir-faire et des dispositifs expérimentaux nécessaires à l'étude de la fonction sensorimotrice chez les rongeurs. Les souris sont le modèle animal le plus couramment utilisées pour les knock out de gènes. Les souris seront utilisées à l’âge adulte (entre 18 et 24 semaines).

  • Recherche appliquée
    • Troubles musculosquelettiques
  • Recherche fondamentale
    • Système musculosquelettique
Souris : 40
Souffrances
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▲ 40
Devenir
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 40

40 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. La moitié subit une occlusion de l'artère cérébrale moyenne, un modèle d'AVC provoquant un déficit moteur, une perte de poids et une anorexie possible, l'autre moitié une opération témoin, toutes recevant des injections et des prélèvements sanguins avant d'être tuées à quatre semaines pour prélèvement des fémurs. Le porteur décrit une douleur peropératoire et une mobilité réduite, et justifie le modèle par la "nécessité" d'un contexte pathologique homogène. L'étude vise à décrire la fragilité osseuse après un AVC et l'effet de bisphosphonates, des retombées thérapeutiques renvoyées "à terme".

Objectifs

L’ostéoporose représente l’une des maladies métaboliques osseuses les plus fréquentes ayant comme principale conséquence la fracture, dont les paralysies ou parésies (paralysie partielle) constituent elles aussi un facteur de risque. La fracture est un facteur d’altération de la fonction et de la survie chez les patients ayant eu un AVC. La densité minérale et la micro-architecture osseuse sont deux déterminants clefs de la solidité osseuse. Les modifications concernant la micro-architecture de l'os chez les patients paralysés ou parétiques sont elles peu décrites. Les bisphosphonates (traitement ayant pour but de prévenir la perte osseuse) sont un des traitements les plus utilisés dans l’ostéoporose. Mais il n’existe à ce jour aucune stratégie thérapeutique chez les patients post-AVC afin de prévenir de l’ostéoporose et de leurs conséquences pouvant être dramatiques (les fractures). L’objectif principal de notre travail est l’étude de la densité minérale osseuse et de la micro-architecture osseuse au cours des paralysies ou des parésies. Ce travail permettra d’explorer les mécanismes de la fragilisation osseuse induite par ces conditions. Il sera mené chez l’animal dans un modèle de souris hémiplégiques. Ce choix est motivé par la nécessité d'un contexte pathologique homogène, la fréquence des hémiplégies vasculaires chez l’homme et de leurs complications osseuses ainsi que par l’existence d’un modèle d’hémiplégie vasculaire propice aux explorations physiopathologiques. L’objectif secondaire de notre travail est l’étude de l’effet des bisphosphonates sur la micro-architecture osseuse dans ce même modèle.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus sont la caractérisation de la micro-architecture osseuse, de son lien avec la différenciation des ostéoclastes (cellules qui résorbent l'os) et de l’effet des bisphosphonates après un accident vascualire cérébral. La connaissance de ces modifications micro-architecturales osseuses survenant après une hémiplégie et la connaissance des effets des bisphosphonates sur ces modifications sont essentielles pour l'établissement d'une stratégie de prévention des fractures par fragilisation dans ce contexte. Notre travail pourrait ainsi contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes de la fragilisation osseuse conduisant à la fracture chez les patients paralysés. Il pourrait à terme conduire à l'ouverture de perspectives thérapeutiques visant à prévenir les modifications micro-architecturales osseuses et à réduire le risque de fractures ainsi que leurs complications trop souvent dramatiques, chez des patients fragiles et particulièrement exposés.

Procédures

La moitié des souris subira une intervention chirurgicale d'occlusion artérielle de l’artère cérébrale moyenne transitoire (2 heures en tout, modèle d'AVC) puis l'autre moitié subira une procédure sham (procédure controle, sans occlusion de l'artère). Toutes les souris auront une injection sous cutanée de biphosphonates ou vecteur le jour de la chirurgie. Puis auront lieu pour toutes les souris des injections intra péritonéale de molécules fluorescentes visibles en imagerie et anesthésiants. Ainsi que des prélèvements sanguins avant intervention, à 1 semaine et 4 semaine.

Impact sur les animaux

Les nuisances concernent principalement les souris qui subiront l'intervention "occlusion intraluminale de l'artère cérébrale moyenne (OACM)", avec pour conséquence un déficit moteur diminuant la mobilité, la perte de poids et l'anorexie possible. Ce modèle induit également une douleur peropératoire. Les injections péritonéales sont également une nuisance pour l’animal.

Devenir

Les animaux seront tous mise à mort 4 semaines après la chirurgie afin de pouvoir prélever les fémurs pour l’étude de la microarchitecture osseuse et la moelle osseuse des tibias sera extraite en culture pour l’étude de la différentiation ostéoclastique chez toutes les souris afin de pouvoir répondre aux objectifs de l'étude.

Remplacement

Ce choix du modèle murin type souris est motivé par la nécessité d'un contexte pathologique homogène, la fréquence des hémiplégies vasculaires chez l’homme et de leurs complications osseuses aggravant le pronostic fonctionnel et vital chez ses patients, ainsi que par l’existence d’un modèle d’hémiplégie vasculaire propice aux explorations physio-pathologiques. Il est en effet impossible de reproduire in vitro les conditions de motricité/marche de cellules isolées nécessaires pour cette expérimentation.

Réduction

A des fins de puissance, le protocole comportera 10 souris sur 4 groupes soit un total de 40 souris. Il était impossible de réutiliser un groupe afin de valider scientifiquement notre étude, ni même d’utiliser le côté non hémiplégique d'une souris car dans la littérature le côté non hémiplégique présente également une perte osseuse et représenterait donc un mauvais témoin. Nous avons décidé d'avoir 10 souris par groupe, en sachant qu’avec cette procédure nous avons 20% d'échecs, cela reviendra à 8 souris par groupe, ce nombre sera nécessaire pour une puissance statistique suffisante.

Raffinement

L'environnement sera adapté et une limitation des contraintes et des douleurs sera mise en place. Les souris à la réception dans l'animalerie, seront réparties de façon aléatoire dans un environnement enrichi (jeux, abris, substrats, cachette, blocs de bois). Une période d'acclimatation de 7 jours sera respectée avant toute intervention sur l'animal. Les animaux seront élevés dans un environnement calme et surveillé de façon quotidienne. Si l'animal montre des signes de souffrance (stéréotypies, repli, perte de poids, vocalisations), il sera isolé dans un environnement riche et recevra un traitement analgésique. La chirurgie sera effectué sous anesthésie et les procédures de mesure de la densitométrie seront réalisées après une anesthésie également. Au vu de la procédure, l’analgésie est assurée avant le début de la chirurgie, en per-opératoire et dans les 72 heures post-opératoire (matin et soir). Les souris seront placées dans une couveuseaprès l'intervention et jusqu'au réveil de l'animal. Après avoir vérifié que l'animal retrouve sa mobilité, la souris sera remise dans sa cage et laissée sous le coussin chauffant pendant 12 heures. Parce que la perte de poids post-chirurgicale est généralement observée, la nourriture en purée sera placée dans une boîte de Pétri pour encourager à manger. Les 48 1ères heures, les animaux sont surveillés deux fois par jour, puis après cette période de manière quotidienne par l’animalier.

Choix des espèces

Ce choix est motivé par l’existence d’un modèle d’hémiplégie vasculaire propice aux explorations physiopathologiques, au vu de la capacité de mobilité de cet animal semblable à l'homme et permettant les explorations adaptés pour répondre aux objectifs de l'étude. Les expérimentations in vitro ne permettent pas d'appréhendrer l'objectif de l'étude. Le choix s’est porté sur la souris qui est un modèle reconnu pour reproduire la pathologie humaine de l’AVC. Les animaux auront entre 8 et 10 semaines, un age ou les animaux sont dit matures que ce soit pour le modèle hémiplégique et osseux. De plus les animaux sont pris à cet âge-là dans la littérature.