Système immunitaire

Dix injections en deux semaines, puis une chirurgie intestinale de soixante minutes sous anesthésie générale avec prélèvement de sang : 320 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes anesthésiées puis tuées pour prélever sang et tissus. Le projet compare des lignées exprimant ou non un gène intestinal, pour décrire la réponse immunitaire contre les parasites du tube digestif, avec l'espoir affiché d'en tirer une cible thérapeutique contre les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin. Le porteur annonce des résultats "prometteurs" avant d'avoir commencé. Il résume par ailleurs les nuisances subies par les animaux à un stress et à une douleur ponctuelle liée à l'aiguille, sans compter la chirurgie intestinale qu'il décrit lui-même.

Objectifs

L’objectif de ce projet est de comprendre comment un gène spécifiquement exprimé dans certaines cellules de l’intestin peut influencer la mise en place d’une réponse immunitaire contre les parasites du tube digestifs. Grace à des lignées de souris exprimant ou non ce gène, nous serons en mesure de définir son rôle, et ainsi comprendre comment se met en place la réponse antiparasitaire.

Bénéfices attendus

Nous attendons des résultats prometteurs, permettant de comprendre les mécanismes fondamentaux de la mise en place de la réponse contre les parasites intestinaux, ces derniers touchant une grande partie de la population mondiale. Au-delà de l’aspect infectieux, nos données pourraient aussi être exploitées dans le cadre de la lutte contre les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin, en validant, le cas échéant, notre gène d’intérêt comme cible thérapeutique potentielle.

Procédures

Les animaux recevront 10 injections de substances sur 2 semaines (l’injection durant moins d’une minute), une chirurgie intestinale et un prélèvement sanguin sous anesthésie générale et traitement antidouleur (d’une durée de 60 min).

Impact sur les animaux

Les animaux seront soumis aux nuisances suivantes : stress et une douleur ponctuelle (aiguille) lors des phases d’administration de substances et anesthésie générale.

Devenir

Les individus seront anesthésiés et euthanasiés pour prélèvements sanguins et tissulaires, qui seront ensuite analysés.

Remplacement

Les questions posées dans le cadre de ce projet (interactions entre types cellulaires et agents infectieux) impliquent l’utilisation de modèles murins reflétant au mieux la physiologie d’un point de vue intégrée. La réponse aux questions soulevées dans ce projet ne peut en aucun cas être abordée par un seul modèle de substitution.

Réduction

Le nombre d’animaux prévu dans le cadre de ce projet a été défini en nous appuyant sur les données précédemment obtenues, afin de nous permettre d’obtenir des données interprétables. Notre stratégie pour réduire le nombre d’animaux consistera à engager de petits groupes d’individus, nous permettant de valider ou d’invalider nos hypothèses de travail le plus rapidement possible. Si une de nos pistes de travail ne s’avère plus pertinente, les expériences associées seront abandonnées, réduisant de fait le nombre d’animaux engagés en procédures.

Raffinement

Notre stratégie expérimentale consiste en un suivi des individus engagés dès le début des phases d’expériences, sous le contrôle des zootechniciens et de la cellule du bien-être animal. Les animaux seront élevés dans un milieu enrichi, en respectant les groupes sociaux, et seront traités avec des anesthésiques et des analgésiques lors des phases de chirurgie et de prélèvement sanguin. De plus, nous avons définis des points limites, basés sur une grille de score, permettant d’anticiper et d’arrêter les expériences au besoin.

Choix des espèces

La souris est un excellent modèle pour notre projet, puisque disposant d’un système digestif et immunitaire présentant de nombreuses similitudes avec l’homme. Les animaux seront étudiés entre 6 et 24 semaines d'âge, dès lors que le système digestif est mature.

3 552 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent un carcinogène par injection puis trois cycles d'une molécule dans l'eau de boisson pour déclencher des tumeurs de l'intestin et du colon, six injections d'anticorps, un gavage de glucose suivi de cinq prises de sang en deux heures, et pour une partie d'entre elles seize semaines de régime gras. Le porteur écrit que la compréhension de ces mécanismes "pourrait conduire" à de nouvelles approches thérapeutiques, alors que les tumeurs poussent sans pouvoir être mesurées du vivant de l'animal. Une perte de plus de 20 % du poids initial déclenche la mise à mort, et le volume des tumeurs n'est mesuré qu'après.

Objectifs

La lutte contre les cancers gastro-intestinaux est un enjeu majeur de santé publique. Malgré certaines améliorations en matière de dépistage et thérapie, l'incidence, la prévalence et la mortalité des cancers du colon restent élevées dans les pays développés. En particulier, le pronostic des patients atteints de cancer colorectal (CCR) métastatique reste mauvais, avec un taux de survie de 10 pourcents à 5 ans, en raison de l'inefficacité des traitements actuels. Il est donc urgent de développer des traitements plus efficaces pour les patients atteints de cette maladie. Dans le CCR, un rôle clé des réponses immunitaires a été démontré dans la croissance de la tumeur et ce rôle est notamment influencée par les macrophages, des cellules immunitaires innées. Ce projet propose de s’appuyer sur l’étude de tumeurs colorectales murines afin (1) de caractériser les différentes populations de macrophages présentes dans la tumeur et en périphérie, (2) de déterminer le rôle fonctionnel de ces macrophages dans la réponse anti-tumorale et (3) d’étudier l’impact de différents traitements et conditions sur cette réponse. Notamment, nous nous intéresserons à l’influence de l’obésité (induite à l’aide de régimes alimentaires spéciaux) et l’influence d'un traitement sur la réponse innée dans le CCR. L’obésité est connue comme étant un facteur de risque de développement du CCR et reprogramme les macrophages intestinaux vers un phénotype pro-tumoral. Nous chercherons donc à caractériser l’impact de l’obésité sur l’efficacité d'un traitement via l’action des macrophages. Ce projet permettra d’apporter de nouvelles connaissances sur l’implication des cellules myéloïdes dans les cancers primaires de l’intestin pour ainsi contribuer à long terme à améliorer la prise en charge et/ou le diagnostic des patients en clinique.

Bénéfices attendus

En 2023, en France métropolitaine, l'incidence du cancer colorectal était de plus de 47 000 nouveaux cas par an. Même si la mortalité (taux standardisé) par cancer colorectal est en baisse depuis les années 1990, celui-ci demeure la deuxième cause de décès par cancer tous sexes confondus. Nous proposons ici de caractériser au niveau moléculaire et cellulaire le mécanisme de surveillance immunitaire des cellules myéloïdes dans un modèle tumoral de cancer colorectal ainsi que de déterminer l’influence de l'obésité et d'un traitement sur cette réponse immunitaire innée. Ainsi, nous obtiendrons une compréhension intégrée du système immunitaire intestinal et colonique dans des conditions normales et pathologiques. La compréhension des mécanismes qui régulent les premières phases de l'immunité innée lors de la progression tumorale pourrait conduire à de nouvelles approches thérapeutiques pour prévenir ou améliorer l'espérance de vie des patients.

Procédures

Les souris seront soumises à : 1. un régime alimentaire riche en gras (animal vigil, tous les jours pendant 16 semaines), 2. un traitement pour induire des tumeurs intestinales et colorectales consistant en une injection intra-péritonéale (une fois par animal vigil, durée de quelques secondes) suivi de 3 cycles d’une semaine d’administration de traitement dans l’eau de boisson (chaque cycle est suivi d'au moins une semaine de repos sans traitement), 3. des traitements par injection d’anticorps en intra-péritonéal (6 fois par animal vigil, durée de quelques secondes), 4. un gavage oral de glucose (une fois par animal vigil, durée de quelques secondes) accompagné de prélèvements sanguins sur animal vigil (5 petits prélèvements successifs sur une période de 2 heures, durée de quelques secondes par prélèvement) afin d’évaluer la capacité à réguler la glycémie après 4 semaines de régime gras, 5. des injections intrapéritonéales de molécule permettant l’induction des modèles génétiquement modifiés (animal vigil, durée de quelques secondes par injection, 2-3 injections par semaine pendant un maximum de 16 semaines), 6. un gavage oral d'un agent permettant l’induction des modèles génétiquement modifiés (5 fois par animal vigil, durée de quelques secondes), 7. une euthanasie par une méthode réglementaire (durée de quelques secondes). Tous les prélèvements tissulaires se feront suite à l’euthanasie des animaux.

Impact sur les animaux

Notre projet propose d’étudier les cellules myéloïdes infiltrant la tumeur et nécessite donc d’induire le développement de tumeurs chez les souris via des modèles induits chimiquement (par deux molécules de traitement) ou via l’utilisation du modèle murin génétique. La première molécule est un carcinogène connu et son administration promeut le développement de tumeurs. L’administration de la seconde molécule peut lui entraîner une perte de poids. La localisation des tumeurs pourrait impacter la mobilité des animaux, leur alimentation, leur pelage et leur comportement. Dans le phénotype du modèle murin génétique, les effets indésirables pouvant survenir chez les animaux sont majoritairement liés à l'apparition spontanée de tumeurs intestinales. Les animaux vont alors subir le développement d'une ou plusieurs tumeurs pouvant amener à la dégradation de la condition physique, du stress, des douleurs. Les injections de molécules par voie intra-péritonéale pourront induire une douleur de courte durée aux animaux. Les gavages pourront induire une irritation de courte durée de l'œsophage. Les manipulations des animaux pourront également induire un stress de courte durée. Par ailleurs, dans le cadre de ce projet, certaines souris seront soumises à un régime enrichi en graisses. Ce régime entraîne une prise de poids qui sera étroitement surveillée tout au long de l’étude pouvant altérer la mobilité. Pour les explorations métaboliques, certaines procédures telles que la mise à jeun des animaux pendant quelques heures, le gavage de glucose et les prélèvements sanguins peuvent entraîner des périodes de stress et d’inconfort temporaires pour les animaux.

Devenir

Afin de répondre aux questions et enjeux scientifiques soulevés au cours de notre projet expérimental, des prélèvements et analyses sont nécessaires post-mortem et impliquent donc l'euthanasie de l'ensemble des animaux.

Remplacement

Actuellement, il n’existe pas de substitut non animal capable de reproduire avec précision les mécanismes complexes impliqués dans la genèse du cancer colorectal (CCR) et les réponses immunitaires associées. Parmi les différentes espèces, la souris s’avère être la plus appropriée pour étudier cette pathologie. De plus, l’utilisation du modèle murin est nécessaire pour explorer la pathologie au sein d’un organisme complet, ce qui ne peut être fidèlement reproduit en se basant uniquement sur des cultures de cellules isolées.

Réduction

En prenant en considération les publications antérieures, notre expérience dans le domaine et en utilisant une méthodologie de calcul de la taille des échantillons basée sur un test de puissance, notre estimation est de 12 souris par groupe. Le nombre de souris nécessaires à l’expérimentation a été déterminé en tenant compte d’une réduction maximale du nombre d’individus tout en garantissant une significativité statistique des résultats. Lorsque cela sera possible et afin de limiter le nombre total de souris utilisées, nous essaierons de mettre en commun des souris contrôles pour l’étude de différents modèles murins. Le nombre total d’animaux prévu est de 3552 souris.

Raffinement

Le bien-être animal sera une priorité constante tout au long du projet afin de minimiser la douleur et le stress. Les animaux seront hébergés dans des cages ventilées et de taille réglementaire contenant des éléments d’enrichissement (lanières de papier kraft et bâton en bois). La température et l’hygrométrie seront contrôlées et monitorées, le cycle jour-nuit sera réglé de manière automatique. Le change de la litière et de la nourriture se fera une fois par semaine minimum. Une période d’acclimatation d’une semaine précédera les expérimentations. L’accès à l’eau et à la nourriture sera mis à disposition ad libitum. Une vérification visuelle quotidienne de l’état général des souris est effectuée par le personnel animalier. Tout signe d’inconfort, de détresse ou de comportement anormal (agressivité subite, inactivité, vocalisation, mutilation, isolement, diminution de l’appétit) ainsi que toute modification physique (pelage ébouriffé, dos courbé, perte excessive de poils) sera étroitement surveillée et entraînera un isolement si nécessaire. Les critères absolus d’inconfort (état de choc, léthargie, inconscience, immobilité, forte hypothermie, difficultés respiratoires), qui ne sont pas censés être déclenchés par la procédure utilisée, mèneront à l’euthanasie immédiate de l’animal conformément aux directives éthiques. Une grille de suivi sera mise en place avec une pesée hebdomadaire des animaux et deux pesées lors de chaque de cycle de traitement. Une perte de poids de plus de 20 pourcents du poids initial à l’initiation du traitement des animaux sera considérée comme point limite. Dans le cadre de la tumorigenèse intestinale, la tumeur ne pourra pas être mesurée au cours de l’expérimentation mais le volume tumoral sera mesuré après l'euthanasie afin de contrôler la pousse tumorale.

Choix des espèces

L'objectif de ce projet est d'explorer le rôle des macrophages dans la pathogénèse et l’évolution du cancer colorectal (CCR) ainsi que d’identifier les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents. La souris a été sélectionnée comme modèle expérimental en raison de sa capacité à reproduire de manière précise les mécanismes impliqués dans le développement du CCR. Plus particulièrement, elle est capable d’intégrer les réponses immunitaires observées chez les êtres humains. En outre, la souris est un modèle bien établi pour l’étude du CCR et permet également d’utiliser un certain nombre de lignées transgéniques générées au préalable. Nous utiliserons des animaux âgés de 8 à 12 semaines à leur entrée dans les procédures. Nos études requièrent que les animaux aient un métabolisme et un système immunitaire matures.

Mesurer si des lymphocytes régulateurs atténuent la douleur passe ici par la stimulation répétée des pattes de souris au chaud, au froid et à la pression. 160 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Cinq tests comportementaux sont menés à une heure d'intervalle, avant puis sept jours après l'administration de tamoxifène par injections quotidiennes ou par gavage, avec contention de quelques secondes pour le test d'immersion de la patte. Le retrait de la patte est décrit comme le signe d'une douleur modérée, et les animaux sont tués pour prélever leur cerveau et leurs nerfs, d'autres organes étant stockés pour des études ultérieures.

Objectifs

Il a récemment été montré que les lymphocytes T régulateurs (ou Treg) étaient impliqués dans la modulation de la douleur en particulier inflammatoire, sans pour autant en décrire complètement le mécanisme. Or il a également été montré que ces Treg expriment le gène de production de la pro-enképhaline (Penk). Cette molécule étant un précurseur du peptide opioïde, l’enképhaline, l’effet antinociceptif médié par les Treg pourrait donc provenir de cette voie opioïdergique. Ainsi l’objectif du projet est de tester différentes modalités douloureuses (chaud, froid, mécanique) ou non douloureuses (touché et proprioception) chez la souris exprimant ou non la pro-enképhaline dans les lymphocytes T régulateurs. Cela permettra ainsi de démontrer un potentiel effet antalgique directement médié par les lymphocytes Treg et donc le système immunitaire.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de mieux comprendre le potentiel effet antalgique des lymphocytes T régulateurs via la voie des pro-enképhalines. A moyen terme, ces manipulations permettront de comprendre si cela est modifié dans différentes pathologies ce qui pourrait expliquer certains types de douleur. Enfin cela permettrait à long terme, si les résultats sont concluants, de développer de nouvelles stratégies pour réactiver cette voie opioïdergique médié par le système immunitaire afin que les patients puissent ne pas développer de douleur chronique.

Procédures

Une mesure de la sensibilité nociceptive et non nociceptive cutanée au niveau de la patte (mécanique et thermique) sera faite chez tous les animaux, après une période d'acclimatation de 7 jours. 5 tests comportementaux seront réalisés avec un intervalle d’au moins une heure entre les tests. Ces stimulations durent au maximum 3 secondes pour les mécaniques et 20 secondes pour les thermiques. Ces tests comportementaux seront réalisés pendant une journée avant, puis 7 jours après, injection de tamoxifen. Administration de tamoxifen : 5 injections intrapéritonéales avec 1 injection par jour ou administration unique par gavage oral. A la fin des tests comportementaux, tous les animaux seront euthanasiés et perfusés et leurs tissus nerveux périphérique et central sera collecté pour analyse histologique et électrophysiologique.

Impact sur les animaux

Les stimulations mécaniques et thermique induisent un retrait de la patte signe d’une douleur modérée. L’animal peut échapper à cette stimulation puisqu’il n’est pas en contention à l’exception du test d’immersion de la patte où la contention est très temporaire (quelques secondes). La piqure d'aiguille ou le gavage pour l’injection de tamoxifen entraîne une douleur légère de courte durée.

Devenir

La procédure ne permet pas de réutiliser les animaux. En effet, elle se termine par des études immunohistochimiques qui nécessitent de prélever le cerveau ainsi que d'autres organes pouvant servir à d'autres études : les animaux seront donc mis à mort à la fin de la procédure.

Remplacement

Aucune méthode alternative ne permet de remplacer ce protocole. En effet il est nécessaire de réaliser ces études in vivo, car l’intégration de la douleur implique de nombreuses régions du système nerveux central et périphérique simultanément. Cette étude ne peut se faire que chez des souris permettant de supprimer génétiquement l'expression de la Penk spécifiquement dans les Treg.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés sera réduit au maximum. Dix animaux par groupe est le nombre d'animaux nécessaire pour permettre de mettre en évidence une différence statistique entre eux. Par ailleurs pour rendre compte des mécanismes (quantité de Treg sexe-dépendant) sans doute différents chez l'homme et la femme (hormones différentes), nous avons besoin de réaliser l'étude à la fois chez les mâles et les femelles. Une fois les animaux euthanasiés, un maximum d'organes sera prélevé et stocké afin d'être utilisés pour ce projet ou pour d'autres études. Cela évitera d'euthanasier de nouveaux animaux pour ces autres études.

Raffinement

Les animaux seront reproduits au sein de notre animalerie. Dans ce but, le laboratoire est titulaire d'un agrément d'utilisation d'organismes génétiquement modifiés en milieu confiné à des fins de recherche, de développement et d'enseignement. Les animaux sont stabulés dans des cages individuelles contenant un groupe de males ou de femelles et situés dans des portoirs ventilés, thermorégulés avec hygrométrie contrôlée ; accès à la nourriture et à l’eau ad libitum ; changement de litière gégulier. Nous utiliserons une pièce réservée pour la stabulation de souris transgéniques avec un cycle de lumière inversé. Les animaux seront hébergés en milieu enrichi (social et environnemental) afin de respecter au mieux leur confort et leur niveau de stress. Les cages seront enrichies au minimum à l'aide coton et de tunnels. L'enrichissement pourra être supplémenté par des plateformes ou des roues d'exercice si des comportements agressifs sont observés. Les tests comportementaux à la douleur seront réduits au minimum (fréquence et intensité des tests) et réalisés selon des protocoles expérimentaux établis et acceptés par la communauté scientifique de la Recherche sur la douleur. Les expérimentations seront réalisées au sein du laboratoire ayant une expérience reconnu dans les approches décrites dans ce projet. Aucun des procédures décrites dans ce projet n'induit de déficit locomoteur sévère pouvant influer sur les besoins physiologiques de l'animal. Les animaux seront suivis quotidiennement par les membres utilisateurs du projet.

Choix des espèces

La souche C57BL6 est couramment utilisée au sein du laboratoire depuis de nombreuses années et dans les études précédentes sur le sujet dans d’autres laboratoires. C’est par ailleurs un des modèles les plus utilisés pour les études comportementales dans le domaine de la douleur. Le choix de développer ce modèle chez la souris permettra d'utiliser des animaux génétiquement modifiés pour des cibles impliqués dans le projet, ce qui peut être plus difficilement réalisé chez une autre espèce. Les animaux seront âgés de 8-10 semaines afin que les souris soient considérées comme adultes et ayant atteint leur maturité cérébrale et un système sensoriel et locomoteur mature, en cohérence avec les données rapportées dans nos précédentes publications et d’une manière générale dans la littérature chez la souris dans ce domaine des neurosciences.

Une substance ajoutée à l'eau de boisson provoque chez elles une inflammation de l'intestin : 480 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Le porteur table sur une régénération complète de l'épithélium intestinal en trois jours et sur une expérience arrêtée une semaine après l'administration, et n'attend donc ni perte de poids ni effet prolongé. Le poids, la consistance des selles, la diarrhée et la présence de sang sont pourtant surveillés deux fois par jour au titre des points limites. La mise à mort sert à prélever organes et sang, avec l'annonce qu'un maximum d'analyses sera tiré des échantillons récoltés.

Objectifs

Cette étude est la continuité d’un autre projet : Il vise à déterminer l'importance d’un processus appelé "SUMO" pour "Small Ubiquitin-like Modifier" dans la régénération de l'épithélium intestinal après lésions. Dans un contexte pathologique où des lésions mal réparées de l’épithélium conduisent à des maladies intestinales chroniques, telles que la maladie de Crohn ou la rectocolite hémorragique, ce projet participera également dans le futur à contribuer à l’avancée des recherches pour l’élaboration de nouveaux traitements.

Bénéfices attendus

Ce projet a pour but de mieux déterminer le rôle de la molécule appelée SUMO dans la régénération intestinale. En effet, on sait que les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) sont dues à des lésions de la paroi intestinale qui ne sont pas réparées efficacement et qui conduisent ainsi à une inflammation chronique de l’intestin. Mais les mécanismes exacts à l’origine de ces maladies sont encore mal compris et les traitements actuels, qui soignent uniquement les symptômes, ne permettent pas de guérir réellement les patients. Comme il a déjà été montré que SUMO agit sur le maintien de l’identité cellulaire et que sa diminution favorise la plasticité des cellules, notre étude nous permettra de valider également du processus appelé « SUMOylation » comme un mécanisme important impliqué dans la régénération intestinale. Cette étape permettra in fine l’élaboration de nouvelles thérapies ciblant des patients atteints de MICI.

Procédures

Les animaux seront soumis à un traitement par le DSS dans l’eau de boisson .

Impact sur les animaux

Pour l’étude de la régénération intestinales, nous induisons des lésions intestinales en administrant un produit dans l’eau de boisson des souris. Le mode d’administration par l’eau de boisson n’induit pas de douleurs au moment de l’ingestion. Le produit entrainera ensuite une inflammation de l’intestin qui peut occasionner des effets indésirables de nature modérée. Il est possible que les animaux puissent souffrir d'une légère colite, dérivée de la perte transitoire de la capacité d'absorption de l’intestin. Cependant, l'épithélium intestinal a la capacité de se régénérer complètement en seulement 3 jours à la suite d’une blessure, de telle sorte que les animaux ne subiront pas d'effets indésirables sur une durée prolongée. De plus, les animaux étant maintenus en expérience seulement une semaine au maximum après l’administration du produit, nous n’attendons donc pas de perte de poids des animaux ni d’effets secondaires additionnels durant cette courte période.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure pour pouvoir prélever les organes et sang nécessaires à nos analyses et évaluation de l’inflammation. Un maximum d’analyses sera effectué à partir des échantillons récoltés.

Remplacement

Il n'existe pas et il ne peut y avoir d'alternatives non animales dans l'étude du processus de régénération de l'épithélium intestinal, car il s'agit d'un processus auquel participent une multitude d'organes et de types de cellules, ainsi que le microbiote lui-même, présent à l'intérieur de la lumière de l'intestin, qui joue un rôle clé. Pour cette étude, des animaux vivants sont nécessaires car le maintien de l'ensemble du microenvironnement intestinal est essentiel, afin d'établir le rôle de chaque élément dans le dit processus.

Réduction

Les animaux auront le même fond génétique pour limiter les variations entre les lignées. - Le plus grand nombre d'analyses possible sera effectué sur chaque animal, afin d'éviter d'en utiliser inutilement. - Chaque expérience sera réalisée 3 fois de manière indépendante les unes des autres pour assurer la reproductibilité des expériences. Cependant, si les deux premières expériences génèrent des résultats identiques, la troisième ne sera pas effectuée. -La deuxième procédure ne sera faite que si la première confirme un rôle du processus appelé « SUMOylation » dans la régénération intestinale. - Les analyses statistiques seront effectuées en prenant en compte la structure des données (cages et répétitions principalement) en utilisant des modèles statistiques à effets mixtes. Les animaux contrôles seront comparés aux animaux traités par groupes de 10 (5 mâles + 5 femelles), ce qui permettra de mettre en évidence les effets attendus (d~1, effets importants) avec suffisamment de puissance (80%). - La deuxième répétition d'une expérience ne sera réalisée que si les effets néfastes sur l'animal sont minimes. En cas de découverte d'effets secondaires sévères au cours d’une expérience, le traitement sera interrompu. Les animaux ne peuvent pas être réutilisés car ils seront mis à mort au cours du processus.

Raffinement

Les symptômes attendus sont ceux de la colite. Tout au long de l’étude, les animaux seront donc surveillés tous les jours deux fois par jour pour les points limites spécifiques dans le cas de la colite (poids corporel, consistance des selles, présence de sang dans les selles et diarrhée). Afin de minimiser la douleur liée à la colite, -Du gel hydrique sera mis à disposition dans la cage pour éviter la déshydratation et faciliter le rétablissement des animaux.

Choix des espèces

La souris de laboratoire est l’espèce indispensable dans la réalisation de ce projet. Il s'agit tout d’abord d'un mammifère, dont le système digestif est essentiellement composé des mêmes structures et des mêmes types de cellules que ceux de l’Homme. L’étude de la régénération intestinale dans cette espèce est donc tout appropriée. De plus, la création de lignées génétiquement modifiées est un processus établi et relativement facile à mettre en place. Elle génère ainsi des modèles spécifiques pour étudier par exemple des types cellulaires donnés, ici cellules épithéliales intestinales et cellules souches, nous permettant ainsi de répondre à plusieurs questions. Les souris sont également faciles à entretenir et à manipuler et se reproduisent relativement rapidement. Toutes ces caractéristiques font de la souris de laboratoire un modèle idéal pour nos besoins. De jeunes souris adultes (entre 8 et 12 semaines) seront utilisées car il est nécessaire que le développement et la maturation de l'animal soient terminés, afin qu'ils n'interfèrent en aucune façon dans l'obtention de résultats, et avec un âge inférieur ou égal à 12 semaines de sorte que, de la même manière, le processus de vieillissement n’interfère pas.

Produire des anticorps polyclonaux à la commande, pour le compte d'équipes publiques ou privées : telle est la finalité de ce protocole, où 150 poules vont être utilisées, deux par commande, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque poule reçoit cinq injections intramusculaires d'un antigène mélangé à l'adjuvant complet de Freund, qui peut provoquer des ulcérations au point d'injection, de la fièvre et une baisse de mobilité. Le porteur présente la récupération des anticorps dans le jaune d'œuf comme un raffinement, puisqu'elle évite les prélèvements de sang, et invoque la recommandation du Centre européen pour la validation des méthodes alternatives. Les poules sont malgré tout toutes tuées au 63e jour, un animal immunisé contre un antigène ne pouvant pas, selon lui, servir à une autre commande.

Objectifs

Les anticorps sont produits par le système immunitaire d'un animal comme moyen de défense contre un immunogène spécifique. Ces anticorps constituent des ressources largement utilisées dans des applications diagnostiques et thérapeutiques. Les anticorps polyclonaux sont notamment utilisés pour l’évaluation, la détection et la purification de protéines d’intérêts. Ces anticorps polyclonaux trouvent des applications en biologie et en biochimie, tels que des tests de grossesses ou plus récemment pour détecter la présence du virus SARS-CoV-2. Notre société assure la production d’anticorps polyclonaux pour le compte de différentes équipes de recherches publiques ou privées. L'objectif de la présente demande est d'obtenir des anticorps polyclonaux de poule. La poule est une hôte d’intérêt, pour le développement d’anticorps dirigés contre des protéines hautement conservées chez les mammifères. Les anticorps seront produits par injection à un animal de l'immunogène (antigène) cible, combiné à un adjuvant qui accroît la réponse immunitaire. Le protocole durera 63 jours.

Bénéfices attendus

Les anticorps polyclonaux sont des auxiliaires et des réactifs employés dans des procédés relatifs à la biochimie, à la biologie moléculaire et à l’immunohistochimie. Ils permettront notamment d’approfondir les connaissances nécessaires pour l’avancement de la recherche et le développement de test de diagnostic voir de nouvelles pistes d’applications thérapeutiques.

Procédures

5 injections en intramusculaire de l’antigène associé à un adjuvant (10 minutes)

Impact sur les animaux

Les immunisations peuvent notamment conduire à l'apparition d'ulcérations aux points d'injection. L'injection en intramusculaire couplée à l’adjuvant complet de Freund peut provoquer l’apparition de fièvre et d’inconfort modéré, pouvant se traduire par une légère diminution de la mobilité pendant les premières heures suivant l’injection (apparition de petites boules correspondant au dépôt de l’émulsion antigène-adjuvant). Les animaux sont surveillés après injection afin de vérifier qu’aucune douleur n’est apparue.

Devenir

Tous les animaux sont concernés par l'euthanasie. Les projets étant spécifiques d’un antigène, nous ne pouvons pas réutiliser les animaux pour d’autres protocoles, les animaux sont donc tous euthanasiés en fin de protocole à J63.

Remplacement

La méthode usuelle pour produire des anticorps polyclonaux (AcP) reste l’immunisation de l’animal avec des préparations antigéniques pures ou partiellement purifiées, souvent combinées à un adjuvant qui accroît la réponse immunitaire. Les AcP sont produits chez les animaux vivants, puisqu’il n’existe pas de méthode substitutive aussi efficace pour cette production. L’immunité humorale correspond à un processus complexe impliquant différents acteurs du système immunitaire in vivo. Ce processus se traduit par la production d’un répertoire diversifié d’immunoglobulines répondant à un grand nombre d’antigènes. In vivo, l’adaptation accrue du système immunitaire vis à vis de l’antigène au fur et à mesure des immunisations est indispensable pour obtenir des anticorps notablement plus spécifiques et pertinents que ceux obtenus avec des systèmes de développement in vitro. En effet, les techniques partant de banque naïve ne permettent généralement pas une obtention aisée (en termes de temps, budgets et matériels) d’une large gamme d’anticorps de hautes affinités ciblant différents épitopes.

Réduction

Le nombre d’animaux (2 poules par protocole) pour l’obtention de réactifs intervenant dans la caractérisation d’une molécule thérapeutique, a été adapté au plus juste par rapport au besoin pour les investigations et les recherches au regard de notre recul sur ce protocole

Raffinement

Les animaux sont injectés et euthanasiés en dehors de la pièce de stabulation pour éviter toute transmission de stress. La pièce de stabulation est à l'abri de toute nuisance sonore. L'observation quotidienne des animaux par le personnel compétent permet une détection précoce de tout risque d'atteinte d'un point limite et ainsi une intervention adaptée au plus tôt. Dans le but de repérer rapidement toute anomalie, les animaux seront suivis quotidiennement. Toute anomalie sera rapportée au vétérinaire qui jugera s’il est nécessaire de réaliser un examen clinique approfondi et interviendra dans le diagnostic, la prescription et mise en place d’un traitement thérapeutique adapté et/ou des soins divers, dans le but de soigner ou soulager l’animal. La recherche sur la douleur aviaire est limitée, mais une grande partie des connaissances provient de la science du bien-être avec un intérêt pour les pratiques agricoles de routine. Dans ce cadre, une attention particulière sera portée à 3 critères principaux : comportementaux (éveil, posture, comportement exploratoire, locomotion, agressivité, vocalisation…), signes cliniques (apparence générale, aspect du plumage, ouverture des paupières, éventuelles lésions…) et zootechniques (abreuvement, poids, …). La récupération des anticorps à partir des œufs de poule constitue un raffinement, car les prélèvements sanguins ne sont pas nécessaires. Lors de leur hébergement, les animaux auront des conditions d’hébergement adaptées et optimales (logement, environnement, alimentation, apport en eau, soins). Les paramètres d’ambiance, l’aliment, l’abreuvement seront vérifiés quotidiennement. De plus, les poules disposeront d’un environnement enrichi (miroir, perchoir, bloc à picorer, thon, courgette, vers de farine,…)

Choix des espèces

La poule est utile pour la production d’anticorps contre des protéines de mammifères, car elle est éloignée phylogénétiquement de la classe des Mammalia. L’utilisation de poules pondeuses est en totale conformité avec le principe des 3R et cette méthode est fortement recommandée depuis un certain temps par le Centre Européen pour la Validation des Méthodes Alternatives. Il s'agit d'un raffinement du protocole de production d'anticorps, car ces derniers peuvent être extraits du jaune d’œuf sans avoir à prélever du sang sur l’animal. Un autre avantage est que les poules pondeuses sont capables de produire des anticorps en plus grande quantité, ce qui réduit le nombre d'animaux nécessaires pour obtenir les anticorps. La meilleure production d’anticorps est obtenue chez les jeunes adultes. Les poules entreront en protocole dès l’âge de 5 mois. Auparavant elles auront subi une période de quarantaine de 14 jours, et si les animaux ne présentent aucun signe clinique, elles seront aptes à rentrer en protocole.

216 souris vont être utilisées, toutes tuées pour prélever le cerveau, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une mini-pompe osmotique diffusant des anticorps de patients leur est implantée sous la peau du dos au cours d'une chirurgie d'une heure trente, sans anti-inflammatoire possible puisque les maladies étudiées sont neuroinflammatoires. Suivent trois tests comportementaux étalés sur 37 jours, dont sept jours d'apprentissage à retrouver une plateforme cachée dans une piscine remplie d'un liquide opaque et un conditionnement contextuel en chambre, les mâles étant hébergés seuls, ce qui supprime selon le porteur le blottissement et le toilettage entre congénères. Il affirme qu'aucun modèle cellulaire ni in silico ne permet d'étudier l'effet de ces anticorps sur la mémoire et que seuls des animaux vivants le permettent.

Objectifs

Les maladies de la neuromyélite optique (NMOSD) et de la MOGAD sont des maladies neurologiques auto-immunes très invalidantes qui détruisent certaines cellules du cerveau. Ce n’est que récemment que des études cliniques ont mis en évidence des atteintes en dehors du nerf optique et de la moelle épinière, notamment des atteintes de l’hippocampe dans le cerveau qui est une région responsable de la mémoire, et des troubles de la mémoire. Ces troubles sont encore peu étudiés dans ces deux maladies alors que cela représente un réel handicap chez les patients. Une étude préliminaire utilisant des anticorps de patients ayant la NMOSD (appelés NMO-IgG) a démontré que les NMO-IgG impactaient l‘activité des neurones de l’hippocampe suggérant un mécanisme concernant l’origine des troubles de mémoire chez ces patients. Les effets de substances pharmacologiques suggèrent qu’il est possible de combattre les effets délétères des anticorps de ces maladies sur la mémoire. L’objectif est de tester l’impact sur la mémoire spatiale des auto-anticorps NMO-IgG et MOG-IgG (anticorps de patients ayant la MOGAD) chez la souris. Il s’agira dans un premier temps d’évaluer si les souris développent des troubles de la mémoire liés à la présence de ces anticorps par la réalisation d’expériences testant la mémoire spatiale, une mémoire dépendante de l’hippocampe. Si tel est le cas, des substances pharmacologiques seront utilisées dans un second temps afin de déterminer si elles bloquent les troubles de la mémoire. Ce projet permettra d’une part de déterminer si les anticorps de ces maladies induisent des troubles de la mémoire, et d’autre part d’offrir de nouvelles solutions thérapeutiques ciblées de ces atteintes.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra pour la 1ère fois d’identifier l’impact des anticorps NMO-IgG et MOG-IgG sur la mémoire. Cette étude permettra de caractériser les troubles de la mémoire, si ce sont des troubles de l’apprentissage ou des troubles de la consolidation de la mémoire, dans la NMOSD et la MOGAD. Ce projet permettra également d’analyser l’impact des anticorps sur différents types cellulaires dans l’hippocampe. Il permettra ainsi d’établir un lien entre auto-immunité, astrocyte et myéline étant des types de cellules présentes dans l’hippocampe et impliquées dans la mémoire. Enfin grâce à l’utilisation de produits pharmacologiques visant à rétablir les troubles de la mémoire, ce projet est une approche pré-clinique qui permettra d’offrir des pistes thérapeutiques dans le traitement de ces troubles chez les patients ayant la NMOSD et la MOGAD.

Procédures

Les animaux seront soumis à une seule procédure chirurgicale avec implantation d'une mini-pompe osmotique, l'intervention durant 1h30 au maximum. L'intervention chirurgicale est suivie par une phase de récupération d'environ 5 jours. Par la suite, ils passeront 3 tests comportementaux étalés sur une durée de 37 jours. Le premier test qui durera 30 minutes permet d’évaluer l’état de stress de la souris. Pour le second test, la souris qui est posée dans une piscine avec un liquide opaque et thermostaté doit pendant 7 jours apprendre à se rappeler de l’emplacement d’une plateforme cachée. Un jour et un mois après apprentissage, les capacités de rappel de l’emplacement de la plateforme seront testées. Le dernier test consiste à placer la souris pendant 6 minutes dans une chambre de conditionnement où elle pourra associer un évènement au contexte dans lequel elle est (la chambre). Un jour et un mois après, la souris est replacée dans le même contexte (la chambre) pour tester les performances de sa mémoire associative. Ces deux derniers tests permettent d’évaluer l’apprentissage et la consolidation de la mémoire spatiale.

Impact sur les animaux

La chirurgie peut induire des effets secondaires indésirables : perte de poids, douleur, stress pendant quelques jours. Les souris seront implantées avec une mini-pompe pouvant représenter une gêne et de l’inconfort pour les souris. La réalisation d‘injections peut engendrer du stress. Cela peut mener à des infections chez la souris tout comme la présence de points de suture. Les tests comportementaux peuvent également induire de l’inconfort (nouvel environnement), un certain degré de stress et de la fatigue (tests répétés). L’hébergement spécifique des mâles induit chez les souris des interactions sociales minimisées et une absence de contact physique positif qui empêche le blottissement, le toilettage et le réchauffement des souris entre elles.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort afin de récupérer le cerveau et d'analyser les altérations morphologiques et cellulaires.

Remplacement

Actuellement, aucun modèle cellulaire ou in silico ne peut permettre d’étudier les conséquences cognitives des anticorps NMO-IgG et MOG-IgG. L’étude préliminaire ex vivo, bien qu’elle permette l’étude de mécanismes relatifs aux processus de mémoire, n’est pas suffisante pour démontrer un potentiel effet des anticorps sur des troubles de mémoire. L’étude physiopathologique de ces deux maladies, et donc l’effet d’anticorps sur la mémoire via des tests comportementaux, ne peut être effectuée que grâce à l’utilisation d’animaux vivants.

Réduction

Le nombre de souris par groupe a été établi à 15. Les prédictions statistiques se basent sur les résultats de plusieurs études comportementales menées chez la souris où le nombre d’individu requis pour observer des différences dans des tâches de mémoire où le comportement est subtil est de 15 avec une puissance statistique fiable, mais aussi sur l’évaluation d’un article. Dans cet article utilisant la même méthodologie que ce projet (diffusion d’anticorps humain de patients via une mini-pompe osmotique chez des souris de même souche), les résultats montrent qu’il faut au moins 15 souris par groupe pour atteindre une bonne puissance statistique. Deux études pilotes seront réalisées en amont des deux études comportementales pour permettre de valider la méthodologie. Il est important de noter que la deuxième étude pilote et l’étude comportementale sur la consolidation ne seront réalisées que si des différences statistiquement significatives sont obtenues lors de l'étude comportementale sur l’apprentissage. Pour réduire au maximum le nombre d’animaux, les souris ayant subi les tâches comportementales serviront également aux analyses du cerveau afin de corréler sur un même animal les performances de mémoire et les atteintes morphologiques.

Raffinement

Les animaux seront habitués à leur utilisateur et seront hébergés par petit groupe dans les cages ce qui permettra de réduire leur niveau de stress. Les cages seront enrichies par l’introduction de morceaux de carton, batônnets en bois à ronger, de la litière ainsi qu’une roue et un igloo. Les souris auront un accès permanent à l’eau et à la nourriture. Lors de la chirurgie, du gel ophtalmique sera appliqué sur les yeux. Une infiltration d’anesthésique sera faite en amont sur la zone d’incision. La cicatrisation sera facilitée en appliquant une crème cicatrisante sur la cicatrice. Un antiseptique sera appliqué sur la peau au niveau du champ opératoire et en post-opératoire sur la cicatrice pour éviter les infections. La mini-pompe osmotique sera placée sous la peau au niveau du dos et sur le côté pour ne pas gêner l’animal dans ses déplacements. L’emploi d’une mini-pompe osmotique a été privilégiée pour éviter des injections intracérébrales répétées aux souris. Le ciment dentaire utilisé pour fixer la canule sur le crâne sera limé si nécessaire pour éviter toute aspérité qui pourrait blesser la face interne de la peau de l’animal. Les maladies étudiées étant neuroinflammatoires, l’emploi de traitements anti-inflammatoires n’est pas envisageable. 8h après la chirurgie le temps que la première dose d’anti-douleur ait fait effet, les souris recevront une seconde injection en sous-cutané. Les souris feront l’objet d’un suivi journalier post chirurgie jusqu’à la fin de la procédure à l’aide d’une grille d’évaluation basée sur un système de scorage permettant l’évaluation de la douleur, du comportement, de la cicatrisation, du poids et leur prise alimentaire et de leur agressivité à la manipulation. Un score trop élevé sur l’ensemble des catégories ou l’atteinte d’un point limite dans une des catégories conduira à la mise à mort de l’animal.

Choix des espèces

Nous avons choisi la souris car elle possède une organisation anatomique et un réseau limbique similaire à l’homme avec un hippocampe très développé. Depuis 50 ans, la souris est considéré comme un des meilleurs modèles expérimentaux pour l’étude de la mémoire. Depuis 15 ans la plupart des études dans ce domaine sont effectuées sur ce modèle. Une étude pilote a montré que les anticorps des patients NMOSD et MOGAD reconnaissent leur cible chez la souris. Enfin, les souris présentent l’intérêt de permettre l’utilisation facile de souris de modèles transgéniques. Les souris seront utilisées à un stade jeune adulte, soit à 8 semaines. A cet âge les souris ont atteint leur taille définitive facilitant l’implantation des mini-pompes osmotiques. De plus, l’étude sur laquelle les hypothèses statistiques se basent utilise des souris âgées de 8 semaines.

Pour savoir si des infections répétées altèrent la mémoire des cellules souches du sang, 1288 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour analyse. Elles reçoivent jusqu'à dix injections intrapéritonéales espacées de quatre semaines, un gavage, une injection intratrachéale sous anesthésie gazeuse, une irradiation myéloablative suivie d'une greffe de moelle osseuse dans le sinus rétro-orbitaire, puis jusqu'à cinq prélèvements sanguins au même endroit entre 4 et 20 mois. Le porteur indique une fatigue, une hypothermie légère, un inconfort respiratoire et une perte de poids pendant deux à quinze jours, ainsi qu'une douleur des poumons, de l'œsophage ou de l'œil. Une seule phrase justifie l'effectif de 1288 animaux, celle d'une évaluation destinée à obtenir des résultats statistiquement significatifs.

Objectifs

Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) sont responsables de la production et du renouvellement continu de toutes les cellules sanguines. Les CSH peuvent reconnaître les signaux produits en réponse à des infections et produire plus de globules blancs, responsables de la lutte contre l'infection. Cette reconnaissance induit également une mémoire qui leur permet d'avoir une réponse plus efficace lors d'une seconde infection. Nous étudions comment des stimuli mimant des infections répétées peuvent affecter cette mémoire et si cela peut avoir un impact sur la capacité des CSH à produire les cellules du sang.

Bénéfices attendus

La mémoire immunitaire innée a un intérêt thérapeutique car elle permet une protection large et non spécifique contre différentes infections et pourrait être utilisée comme vaccin. Cette mémoire ayant été récemment mise en évidence dans les cellules souches hématopoïétiques, cellules générant les cellules sanguines, il est important d’en connaître toutes les conséquences sur leur fonction afin d’éviter une déficience de l’hématopoïèse. Ce projet a donc un bénéfice important d'un point de vue fondamental.

Procédures

Les procédures utilisées sont les suivantes : multiples injections de molécules en intrapéritonéale (toutes les 4 semaines, jusqu'à 10 injections maximum) sur souris vigiles, injection permettant l'expression d'une molécule fluorescente par une unique ingestion par gavage sur souris vigiles, injection en intratrachéale (unique) sous anesthésie gazeuse, transplantation de moelle osseuse par une unique injection intraveineuse dans le sinus rétro-orbital après traitements myéloablatifs (une unique dose d'irradiation), injection de molécule (unique) ou prélèvement sanguin sous anesthésie gazeuse dans le sinus rétro-orbital (répété tous les mois, de 4 à 20 mois avec un maximum de 5 prélèvements).

Impact sur les animaux

Les animaux peuvent présenter des signes de stress liés à leur contention. Les procédures sont classées modérées en raison de la répétition des gestes expérimentaux et de l’inconfort que peut ressentir l’animal après des injections mimant une infection ou après une myéloablation. Elles peuvent entraîner, selon les procédures, une fatigue, une légère hypothermie, un inconfort respiratoire et une perte de poids pendant 2 à 15 jours. Les souris peuvent présenter une douleur légère à modérée au niveau des poumons, de l’œsophage ou de l’œil pendant une durée de 5 minutes, minimisée par des antalgiques et des anesthésiques.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés à la fin de chaque procédure en vue d'analyses.

Remplacement

Dans ce projet, nous souhaitons déterminer si la mémoire immunitaire des CSH est modifiée par le nombre de stimulations auxquelles elles peuvent répondre et si cela impacte sa fonction. L’inflammation que nous induisons est une réponse immunitaire intégrant des systèmes de communication cellulaires complexes (endothélium, système lymphatique et vasculaire, système neuronal) que l’on ne peut actuellement pas reproduire in silico, ni in vitro, ni ex vivo. De plus, il est impossible à ce jour de maintenir des CSH en culture sans induire leur activation et leur différenciation. Pour une étude longitudinale comme c’est le cas ici, nous n’avons pas d’autre choix que d’utiliser le modèle in vivo. Dans ce sens, le modèle murin est particulièrement bien adapté à ces différentes problématiques. Il n’y a donc pas d’alternative actuellement à l’utilisation des souris pour atteindre l’objectif de ce projet. Cependant, des tests de stimulation et des étapes finales d’analyse de différenciation ont/pourront être effectués afin de limiter son utilisation.

Réduction

Le nombre maximum de souris nécessaires (n=1288) a été évalué afin d’obtenir des résultats statistiquement significatifs.

Raffinement

Les expérimentations seront réalisées en veillant à réduire, supprimer ou soulager tout inconfort, douleur ou angoisse subis par les souris afin d'améliorer leur bien-être. Pour cela, les procédures seront effectuées sous anesthésie, dans des conditions stériles, et si nécessaire et si possible, un analgésique et un antibiotique sera administré. L'état de santé des souris sera surveillé quotidiennement à l'aide d'une grille d'évaluation de la douleur, permettant de déterminer les niveaux de douleur afin de prendre les mesures nécessaires pour la limiter. Tout au long de l'étude, les souris seront hébergées dans des conditions conformes à la réglementation européenne en vigueur. Cela inclut un environnement contrôlé avec une température et une ventilation régulée, une lumière suivant un cycle de 12 heures, et une hygrométrie adaptée. Les souris auront un accès constant à la nourriture et à l'eau. Elles seront maintenues en groupes de 3 à 5 animaux par cage. Leur environnement sera enrichi avec des dômes en carton ou du coton.

Choix des espèces

Mammifères dont 99% des gènes sont orthologues à l’homme. Animal de petite taille et à reproduction rapide. Bonne connaissance anatomique, physiologique et biologique de ce modèle. De nombreuses souches d'animaux génétiquement modifiés permettant de poser les questions biologiques qui nous intéressent existent déjà. Nous utiliserons dans ce projet des souris adultes jeunes (entre 6 semaines et 20 semaines au moment du début de la procédure) et âgées (entre 18 et 27 mois).