Organes sensoriels
- Autre recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Multisystémique
- Oncologie
- Système cardiaque
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
- Système respiratoire
- Système urogénital
Role des macrophages et de la microglie dans les surdités progressives
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
- Système immunitaire
315 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Une surdité leur est provoquée par traumatisme acoustique, par injection d'un antibiotique ototoxique, ou par chirurgie de pose d'un implant cochléaire. Le porteur reconnaît que l'implant provoque un vertige et des douleurs pendant environ 48 heures et que l'antibiotique peut altérer la fonction rénale. Il indique qu'il n'est pas possible d'étudier les tissus de l'oreille interne sans tuer l'animal.
Objectifs
Les expositions aux agents ototoxiques (bruit, cisplatine, aminosides) sont responsables de surdités. Un certain nombre de ces surdités continuent à évoluer après l’arrêt de l’exposition à l’agent ototoxique sans explication scientifique à cela. Par ailleurs, il a été montré que ces agents ototoxiques provoquaient l’afflux et un changement de fonction dans l’oreille interne de cellules immunitaires. Nous émettons l'hypothèse que le cette surdité progressive peut être due à une modification de cellules immunitaires appelées macrophages causant des dommages à l'oreille interne. Par conséquent, l'objectif principal est de déterminer quel est le rôle de chacun des macrophages dans l'évolution de la surdité induite par des agent ototoxiques.
Bénéfices attendus
Ce projet est le premier à aborder la question de la perte auditive progressive suite à une lésion aiguë de l'oreille interne. Suite à ce projet, des traitements contre la réaction inflammatoire, ou des régulateurs de l'activité des macrophages pourront être évalués dans les mêmes modèles animaux en vue d’une application chez l'homme en cas de succès. De plus, les marqueurs sanguins identifiés au cours de ce projet pourront être recherchés chez l’homme pour valider nos hypothèses. La détection précoce des personnes à risque de développer ces surdités grâce à ces marqueurs nous aidera à proposer des stratégies thérapeutiques ciblées.
Procédures
Les animaux auront 3 types de protocole de déclenchement de surdité: le traumatisme acoustique (100 animaux, réalisé chez un animal vigil), l'injection d'antibiotiques gentamycine (100 animaux, réalisé chez un animal vigil), et une chirurgie de mise en place d'un implant cochléaire (100 animaux, réalisé chez un animal sous anesthésie générale). Parmi ces animaux, 180 bénéficieront d'une évaluation de la fonction auditive (potentiel évoqués auditifs) sous anesthésie générale. Les animaux restant (120 animaux sourds et 15 contrôles) serviront à étudier l'expression de gènes dans l'oreille interne ou à mettre à point les différents protocoles. La durée de chaque procédure est la suivante : le traumatisme acoustique (15 minutes d'anesthésie puis 60 minutes d'exposition au bruit soit 90 minutes), l'injection d'antibiotiques gentamycine (10 secondes), et une chirurgie de mise en place d'un implant cochléaire (15 minutes d'anesthésie puis 45 minutes de chirurgie soit 60 minutes).
Impact sur les animaux
Les nuisances possibles concernant cette étude concernent les méthodes de déclenchement des surdités ainsi que les prélèvements sanguins. Le traumatisme acoustique peut être générateur d’un stress modéré pour l’animal. L’injection des aminosides (gentamycine) peut en cas de surdosage provoquer une altération aigue de la fonction rénale. Enfin l’implantation cochléaire provoque habituellement un vertige et des douleurs modérées pendant 48h au décours duquel l’animal reprend des activités normales.
Devenir
Les animaux seront euthanasiés à la fin de chaque procédure. En effet, il n'est pas possible d'étudier les tissus cochléaires (oreille interne) d'un animal sans procéder à son euthanasie. Leurs tissus cochléaires et leur sang sera utilisé pour analyse à des fins scientifiques.
Remplacement
Il n'est pas possible à ce jour d'étudier in vitro ou in silico l'effet sur la fonction auditive d'un mammifère d'un dommage cochléaire, qui plus est modulé par le système immunitaire de l'animal. Il n'existe pas de modèle de remplacement pour mener à bien cette étude. Néanmoins, tous les efforts ont été portés sur les points concernant la réduction et le raffinement pour limiter l'usage d'animaux vivants.
Réduction
Afin de limiter au maximum le recours aux animaux vivants, des analyses statistiques ont été réalisées pour calculer le nombre nécessaire et suffisant d’animaux sur la base des résultats obtenus dans des expérimentations antérieures.
Raffinement
Toutes les méthodes utilisées pour provoquer la surdité ont déjà été validées dans le laboratoire et ne nécessiteront pas d'animaux pour la mise au point. Les point suivants: perte majeure d'activité locomotrice, d'amaigrissement de plus de 10% du poids, d'ascite, d'infections sévères, ou de signes évidents de douleurs (prostration, automutilation), seront évalués. En cas d'apparition de ces effets indésirables, les animaux seront euthanasiés et le protocole sera réévalué Chaque item sera côté de 0 (absence)) à 1 (présence), et la somme de chaque item sera effectuée (de 0 à 5). Si le score est supérieur à 3 pour au moins 2 animaux, le protocole sera réévalué.
Choix des espèces
La souris est le modèle de mammifère le mieux maitrisé et le plus couramment utilisé pour des expériences de transgénèse. Son utilisation pour valider des hypothèses physiopathologiques sur le mécanisme des surdités est la référence, notamment du fait de pouvoir utiliser des explorations de l'audition similaires à celles de l'homme (potentiel évoqués auditifs). De même, les données actuelles concernant le système immunitaire de la souris nous laissent penser que les données obtenues concernant l'interaction entre système immunitaire et auditif dans nos modèles seront transposables à l'homme. Les animaux de ce projet seront des souris adultes mâles et femelles (entre 2 et 4 mois). Le stade de développement des souris correspond à l'équivalent de la durée de vie chez l'homme auquel ces types de lésions de l'oreille interne peuvent survenir.
Etude d’enzymes olfactives impliquées dans l’olfaction chez le lapereau.
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
210 lapereaux vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Âgés de un à deux jours, ils sont séparés de leur mère et exposés à des odeurs pendant 45 minutes, puis mis à mort immédiatement pour prélever leurs tissus olfactifs, afin d'étudier des enzymes de l'olfaction. Le porteur reconnaît un stress lié à la séparation de la mère et à la mise à mort. Il affirme qu'aucune culture cellulaire ne peut remplacer le tissu de lapereau et rattache les retombées à la survie des animaux non-humains en élevage.
Objectifs
Un sens de l'odorat fonctionnel est essentiel pour évaluer et apprécier les aliments, recevoir des informations sur les congénères détecter les menaces à l'aide de molécules odorantes transportées par l'air. Ainsi, un odorat défaillant est associé à une dégradation de la qualité de vie liée à une incidence plus élevée de troubles psychiques tels que la dépression et le sentiment d'insécurité sociale. Par ailleurs, il existe une population croissante de personnes âgées dont l’odorat est altéré par le vieillissement ainsi que par des traitements médicamenteux. Enfin, la perte d’odorat est un symptôme précoce des maladies dégénératives (Alzheimer, Parkinson) et des infections virales (COVID-19). Notre projet a pour objectif d’étudier des enzymes (protéines) présentent dans les tissus olfactifs de la cavité nasale dont le double rôle est (i) d’éliminer les molécules odorantes après qu’elles aient été détectées afin d’éviter de saturer le système olfactif et (ii) de produire, à partir des molécules odorantes de nouvelles molécules odorantes pouvant également être détectées et donc intervenir dans la perception olfactive. Ce mécanisme est très innovant dans la compréhension du processus de l’olfaction, il peut expliquer les troubles olfactifs dont souffrent certaines personnes en particulier lors de pathologies ou de leur traitement. Le lapereau est un modèle unique car il présente un réflexe de succion lorsqu’il perçoit de manière olfactive la phéromone mammaire, une molécule odorante naturellement émise dans le lait de la lapine. Nous avons beaucoup travaillé sur ce modèle et démontré la fonction des enzymes olfactives dans la perception de la phéromone mammaire. Ici, notre objectif est d’analyser la régulation des enzymes (expression et activité) après exposition des tissus olfactifs à des odorants et après apprentissage d’une molécule odorante par exposition in vivo.
Bénéfices attendus
Une meilleure connaissance de l’expression et de la localisation des enzymes olfactives de métabolisme de la phéromone mammaire, devrait nous aider à mieux comprendre la perception de cette phéromone par le lapereau ce qui pourrait permettre des retombées sur l’amélioration de la survie de l'animal en conditions écologiques ou d'élevages.
Procédures
Les lapereaux nouveau-nés sont exposés à des odeurs pendant 45 min en déposant quelques gouttes de l’odorant sur un papier filtre déposé dans une boule à thé. Cette dernière est placée dans une boite en polystyrène entre les copeaux et en contact avec les lapereaux. Les odeurs étudiées sont le 2-methyl-but-2-énal (la phéromone mammaire = PM), l’hexanal et la pentanedione à la concentration de 10-5 g/ml (concentration réactogène de la phéromone mammaire) et 10-2 g/ml. La mise à mort à lieu immédiatement après les 45 minutes d’exposition.
Impact sur les animaux
Il peut y avoir un stress au moment de la séparation de la mère pour l’expostion des laperaux aux odorants puis la mise à mort. Lors de la séparation de la mère les petits sont transférés (par le personnel animalier) dans la salle d’euthanasie dans un nid rempli de coton afin de limiter le stress.
Devenir
L’ensemble des analyses seront effectuées sur des prélèvements post-mortem, tous les animaux seront mis à mort
Remplacement
Il n’est pas possible de se passer des tissus de lapereau pour l’objectif de l’étude. Compte tenu de la complexité de ce tissu épithélial, aucune culture cellulaire ne peut présenter les caractéristiques d’un prélèvement chez le lapereau.
Réduction
Pour chacune des procédures, un maximum de 5 lapereaux sont utilisés pour chaque condition expérimentale, permettant une exploitation statistique des résultats (Test T) et une optimisation en vue de la Réduction du nombre d’animaux.
Raffinement
Les animaux sont hébergés en cage de 3 avec enrichissement de milieu, les animaux ne subissent aucun geste technique durant leur hébergement.
Choix des espèces
Le lapereau présente un système olfactif très proche de l’homme et des enzymes aux fonctions équivalentes. Des résultats très probants ont déjà été publiés par notre équipe sur ce modèle permettant de mieux comprendre la fonction des enzymes du métabolisme des odorants. Le lapin est un modèle unique de perception d’une molécule odorante particulière aux propriétés phéromonales. Les animaux sont des lapereaux âgés de 1 à 2 jours. Il s’agit de l’âge optimal de réponse à la phéromone mammaire dont l’étude de la perception est l’objet de nos travaux.
Etude de l’efficacité d’un nouveau dispositif expérimental sur le traitement de plaies cutanées chez le rat
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
50 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une plaie est créée chirurgicalement sur leur dos sous anesthésie, puis irradiée par lumière visible chaque jour jusqu'à cicatrisation, l'appareil étant maintenu par un harnais qui impose un hébergement individuel. Le porteur reconnaît que l'isolement peut être source de stress, atténué selon lui par des cages transparentes laissant un contact visuel. Il conclut qu'aucun modèle in vitro ne permet un suivi prolongé du processus de cicatrisation.
Objectifs
Les plaies cutanées chroniques représentent un problème de santé publique important avec en France près de 50 000 patients atteints d’ulcère de jambe, 40 000 diabétiques avec une plaie du pied et 350 000 escarres. Leur prise en charge induit des coûts importants de par la chronicité de ces plaies. Les soins sont prolongés, le matériel est parfois coûteux, le temps infirmier nécessaire est important, les arrêts de travail et les hospitalisations sont longues. Les objectifs de ce projet sont, à la suite des essais préliminaires effectués in vivo chez le rat, d’évaluer l’efficacité du traitement de plaies cutanées à l’aide du nouveau dispositif expérimental utilisant les effets thérapeutiques de la lumière visible conçu pour le traitement de celles-ci. Les essais effectués chez le rat sans induction d’une plaie cutanée ont permis de s’assurer du maintien de la partie du dispositif expérimental appliquée sous anesthésie directement sur le dos, laissé en place pendant 5 heures sur le rat sans anesthésie à l’aide d’un harnais conçu spécifiquement et sur mesure. Ces essais ont également permis de d’assurer du maintien de la connexion avec le module de contrôle placé en dehors de la cage d’habitation, du contrôle en continu de la température corporelle au niveau de la zone d’application du dispositif expérimental et de celle du dispositif expérimental, ainsi que de la tolérance locale au niveau de la peau saine suite à l’irradiation lumineuse à l’aide de ce dispositif expérimental et sur 48 heures par la suite. Le dispositif expérimental va donc être utilisé pour traiter des plaies cutanées induites chez le rat. Des irradiations longues pendant 5 heures, ou séquentielles pendant 7 minutes 30 toutes les 15 minutes sur 5 heures, vont être utilisées pour le traitement des plaies cutanées, quotidiennement jusqu’à cicatrisation complète de celles-ci. Ces durées d’irradiations ont été déterminées suite à la réalisation d’études menées chez le rat dans le cadre d'un projet européen. Les traitements débuteront dès la fin d’induction des plaies cutanées et seront effectués jusqu’à cicatrisation complète de celles-ci. Ce projet constituera la toute première évaluation de ce nouveau dispositif médical pour le traitement de plaies cutanées chez le rat.
Bénéfices attendus
La cicatrisation des plaies cutanées est un phénomène naturel de reconstruction de la barrière cutanée mais si les plaies sont mal soignées, cela peut aboutir à des complications. La cicatrisation cutanée fait intervenir différentes phases qui entrainent la disparition de la lésion et le remplacement des cellules atteintes par des cellules saines. Les plaies chroniques qui ne cicatrisent pas, les plaies chirurgicales,les ulcères du pied chez le diabétique, les ulcères veineux… représentent un fardeau pour les patients, les professionnels de la santé et les systèmes de soins de santé, affectant plus de 40 millions de patients et induisant des coûts d’environ 50 milliards d’euros annuellement, et avec un taux de mortalité plus élevé que dans la population générale, pouvant atteindre jusqu’à 20% en fonction de la pathologie considérée. Il est donc très important de tester de nouvelles substances, de nouveaux pansements ou de développer de nouveaux dispositifs médicaux sur des modèles de plaies simples et chroniques représentatifs chez l’animal qui pourront être utilisés par la suite chez l’Homme et ainsi permettre d’améliorer la cicatrisation de ces plaies, surtout les plaies chroniques. Nous allons donc évaluer l’efficacité d’un nouveau dispositif expérimental tout d’abord sur un modèle de plaie simple, dans la perspective de réalisation par la suite d’études d’efficacité sur des modèles de plaies chroniques et infectées ou non chez le rat sain et diabétique. Ce dispositif expérimental pourrait ainis à terme, être utilisé chez l’Homme, pour le traitement de plaies chroniques qui ne cicatrisent pas ou très difficilement.
Procédures
Les 50 rats seront soumis à une procédure chirurgicale pour l’induction d’une plaie cutanée sur une région du dos, procédure effectuée sous anesthésie générale, en 5 minutes environ. Un traitement analgésique sera administré avant l’induction de la plaie cutanée puis 6 heures après celle-ci, et si nécessaire 12 voire 24 heures après. Les plaies cutanées seront traitées quotidiennement jusqu’à cicatrisation complète, pendant 7 minutes 30 sous anesthésie gazeuse, ou 5 heures en fractionné ou en continu sans anesthésie. Les plaies cutanées, protégées par un pansement et un harnais, seront observées et photographiées 3 fois par semaine lors du renouvellement du pansement, effectué en 10 minutes environ. Un suivi quotidien des rats sera réalisé pendant toute la durée des expérimentations. En cas d’inflammation sévère du tissu cutané au niveau de la plaie cutanée traitée par irradiation lumineuse, le protocole d’irradiation serait systématiquement arrêté. Un maintien des rats en cage individuelle est nécessaire pour éviter qu’ils ne s’arrachent le harnais, le pansement et surtout le dispositif expérimental de traitement des plaies cutanées placé dans le harnais, mais avec des briques d’Aspen placées dans leur cage comme enrichissement pour assurer leur bien-être. Des cages transparentes seront utilisées pour maintenir un contact social visuel entre les rats d’un même portoir.
Impact sur les animaux
L’induction d’une plaie cutanée peut induire une souffrance mais limitée dans le temps, souffrance qui sera limitée au maximum par la réalisation de la procédure expérimentale sous anesthésie générale gazeuse et sous couverture analgésique. Les changes de pansement, effectués également sous anesthésie générale gazeuse de courte durée, environ 5 à 10 minutes, n’engendreront quant à eux aucune douleur. L’hébergement en cage individuelle des rats est nécessaire tout au long de l’étude pour éviter qu’ils ne s’arrachent entre eux le harnais, le pansement et surtout la partie de dispositif expérimental placé dans le harnais. Cet hébergement en cage individuelle des rats peut conduire à un stress par la limitation des interactions sociales directes mais cet effet sera limité par l’utilisation de cages transparentes, permettant à chaque rat de voir au moins un de ses congénères et de maintenir ainsi une forme de contact social.
Devenir
Procédure expérimentale 1 (seule procédure expérimentale) : les 50 rats nécessaires à la réalisation de ce projet seront mis à mort par injection intrapéritonéale d’une surdose d'euthanasiquel effectuée sous anesthésie gazeuse profonde, et un prélèvement de peau correspondant à la zone traitée par la lumière sera effectué pour réaliser des analyses histologiques.
Remplacement
Le remplacement des expérimentations animales par des méthodes alternatives n’est pas envisageable dans le contexte de ce projet. Il n’est en effet pas possible d’utiliser des modèles in vitro ou ex vivo permettant de réaliser des traitements et un suivi sur une durée prolongée, plusieurs semaines, du processus cicatriciel dépendant de mécanismes complexes. L’ensemble de ces facteurs complexes ne peut être appréhendé qu’in vivo sur un modèle animal.
Réduction
Nous utiliserons le nombre minimum d’animaux nécessaire à la réalisation de cette étude mais permettant d’obtenir des résultats prédictifs et représentatifs quant aux objectifs envisagés selon notre expérience et les résultats obtenus d’études précédentes sur ce modèle de plaie cutanée. S’agissant en effet de la toute première étude menée chez l’animal avec ce dispositif expérimental, il ne nous est pas possible de définir un effectif minimal nécessaire à l’aide d’un test de puissance statistique. Les résultats qui seront obtenus, et le traitement statistique des données générées en analyse non paramétrique, le permettront pour les études suivantes.
Raffinement
Une attention toute particulière sera portée aux animaux lors de l’induction des plaies cutanées (analgésie pré-opératoire, maintien des conditions d’asepsie, maintien de la température corporelle) puis après réalisation de celle-ci (analgésie post-opératoire), ainsi que lors de la réalisation de chaque irradiation lumineuse. Les animaux seront observés quotidiennement tout au long de l’expérimentation, leur poids sera mesuré trois fois par semaine lors de chaque change de pansement et observation des plaies cutanées. Si une perte de poids supérieure à 20% par rapport au poids maximal ou de plus de 10% entre 2 prises de poids est observée, ou si des signes d’infection de la plaie cutanée ou des modifications du comportement des animaux sont observés, ceux-ci seront euthanasiés dans des conditions éthiques. Les rats seront placés en cycle de lumière inversé pour observer leur comportement pendant leur phase active et ainsi respecter leur horloge biologique (chronobiologie) et respecter également la période de réalisation des traitements appliqués pour être dans des conditions similaires à celles qui seront utilisées chez l’Homme. Des briques de bois seront placées dans chaque cage de rat comme dispositif d’enrichissement pour assurer leur bien-être, et seront remplacées lors de chaque change de litière (2 fois par semaine). L’utilisation de cages transparentes permettra de maintenir un contact social visuel entre les rats d’un même portoir.
Choix des espèces
Le rat est l’espèce animale la plus adaptée pour réaliser ce projet, en raison de sa taille et de celle du dispositif expérimental qui va être utilisé (2x2 cm pour la partie au contact direct de la peau), et également en raison de sa facilité de manipulation. Les animaux seront de jeunes rats âgés de 6 semaines à l’arrivée au laboratoire et de 7 semaines pour le démarrage des expérimentations, avec un poids de 175-200 g. Cela correspond au poids de rat nécessaire afin d’avoir une surface corporelle suffisante pour mettre en place le harnais et le dispositif expérimental d’irradiation lumineuse (2x2 cm pour la partie au contact direct de la peau).
Etude des voies de signalisation RAGE dans le syndrome sec oculaire
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
40 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures classées d'un niveau de souffrance léger. On leur provoque une sécheresse oculaire par des injections de scopolamine quatre fois par jour et une exposition à un courant d'air continu dix heures par jour pendant douze jours, avec suivi de la production de larmes et de l'état de la cornée. Le projet étudie le rôle d'un récepteur, RAGE, dans cette pathologie, sur des souris dont ce gène est inactivé. Le porteur affirme que l'étude "ne peut pas" être menée chez le patient pour des raisons éthiques et que la règle des 3R ne permet pas de remplacer le modèle animal.
Objectifs
L'oeil sec est une pathologie de la surface oculaire, très fréquente, touchant environ 50 à 60 % des personnes de plus de 50 ans. Notre objectif est de caractériser le récepteur RAGE, ses voies cellulaires, et l'expression phénotypique du syndrome sec oculaire dans plusieurs tissus et fluides de l'oeil (cornée, conjonctive, cellules à mucus, larmes) ainsi qu’au niveau physiologique (développement de la maladie) chez des souris KO RAGE -/- et chez des souris "sauvages" soumises à des conditions environnementales connues pour être à risque de syndrome sec oculaire. La conduite de cette étude sur l’oeil sec in-vivo ne peut pas être menée directement chez le patient pour des raisons éthiques évidentes. Ainsi, celle-ci nécessite un organisme vivant, afin d’avoir une vue d’ensemble sur le développement de la maladie et sur les acteurs impliqués dans la survenue et le caractère cyclique de cette pathologie. Considérant la règle des 3R, nous ne pouvons pas recourir au remplacement du modèle animal décrit.
Bénéfices attendus
Le récepteur des produits avancés de glycation (RAGE) est un récepteur ubiquitaire dans l'organisme, connu pour être pro-inflammatoire, pro-thrombogène, ou encore pro-apoptotique au niveau cellulaire. Notre objectif est de caractériser le récepteur RAGE, ses voies cellulaires, et l'expression phénotypique du syndrome sec oculaire dans plusieurs tissus et fluides de l'oeil (cornée, conjonctive, cellules à mucus, larmes) ainsi qu’au niveau physiologique (développement de la maladie) chez des souris KO RAGE -/- et chez des souris "sauvages" soumises à des conditions environnementales connues pour être à risque de syndrome sec oculaire. Ainsi, nous essayons par ce projet de mieux connaitre les voies d'activation cellulaire de RAGE dans la pysiopathologie du syndrome sec oculaire. Un des bénéfice majeur de ce travail pourrait être une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques complexes du syndrome sec oculaire, notamment les voies d'activation de l'inflammation au niveau de la surface oculaire.
Procédures
Des souris KO RAGE -/- et des souris "sauvages" RAGE +/+ de la lignée C57 Black 6 (âgées de 4 à 6 semaines) seront soumises à des stimuli environnementaux connus pour être à risque de survenue de sécheresse oculaire (comme une attention soutenue sur une tâche nécessitant de la concentration, et/ou une condition venteuse avec hygrométrie faible). En parallèle, des souris témoins des 2 fonds génétiques seront utilisés comme contrôle de l’expérimentation. Dans un premier temps, l’ensemble des souris seront placées dans leur cage en condition standard pendant 8 jours: température 23 +/- 2°C, humidité 50 à 75%, alternance 12 heures lumière - obscurité (8h to 20h), et eau/alimentation ad libitum. Pour les groupes « oeil sec », l’induction du syndrome se fera par l’injection sous-cutanée 4 fois par jour (8h00, 12h00, 14h00 et 17h00) de scopolamine (0.5 mg/0.2 ml; Sigma-Aldrich) en alternant le flanc gauche et droit. Les souris seront de plus exposées à un courant d'air continu à partir d'un ventilateur placé à 15 cm devant la cage (courant d’air de 2-4 m/secondes) dans une pièce à environnement contrôlé (30-35 % humidité, 23°C, alternance jour/nuit 12h) et ce pendant 10 heures par jour durant 12 jours consécutifs. Le modèle de maladie de l’oeil sec proposé dans ce projet a déjà largement été utilisé sans effet nocif perceptible lié au traitement à la scopolamine ni à une faible humidité [Luo, L. et al., 2004 ; Yeh, S. et al., 2003]. Pour les groupes témoins, les souris seront placées dans un environnement non stressant contenant 50 à 75% d'humidité à la température de 23 +/- 2°C, sans exposition à l'air forcé et eau/alimentation ad libitum. Lors de l’expérimentation, des tests « non invasifs » seront réalisés afin d’évaluer au jour le jour l’avancée du syndrome . Tout d’abord, la perte de production de larmes sera testée en utilisant des fils de coton imprégnés de rouge de phénol qui seront placés dans le ménisque des larmes du canthus latéral pendant 30 secondes (1 fois par jour pendant la durée de l'expérimentation). Ce test est considéré comme équivalent au test de Schirmer mené chez les patients souffrant d’un syndrome de l’oeil sec (bandelette buvard graduée permettant de quantifier la production lacrymale sur 5 minutes). En parallèle, l’étude de l’intégrité des épithéliums sera réalisée en utilisant l’instillation de fluorescéine (1%) et l’utilisation d’une lampe à fente (1 fois par jour pendant la durée de l'expérimentation).
Impact sur les animaux
La provocation expérimentale d'un oeil sec n'est pas anticipé comme étant une condition risquant de provoquer une douleur majeure ou une angoisse animale. Les symptômes de syndrome sec oculaire sont une sensation de corps étrangers, une brulure oculaire, une rougeur oculaire et une irritation de surface. Cependant, en cas de constation d'un comportement douloureux (intolérance majeure à la lumière, animal prostré, ne s'alimentant plus) ou d'un ulcère cornéen profond (stromal profond de la cornée) et/ou à risque de perforation cornéenne, l'animal sera anesthésié et sacrifié par surdosage en produits anesthésiques (Pentobarbital 150 mg/kg en injection intrapéritonéale), aboutissant à une apnée conduisant au décès. Ce type de symptômes ou constation clinique est exceptionnellement lié à un syndrome sec oculaire chez l'Homme. Ils sont le plus souvent dus à des commorbidités oculaires sous jacentes (pathologies inflammatoires, troubles liés à l'innervation cornéenne, anomalies des cellules souches limbiques, pathologies infectieuses cornéennes).
Devenir
Tous les animaux sont sacrifiés avant prélèvement de leurs globes oculaires.
Remplacement
La conduite de cette étude sur l’oeil sec in-vivo ne peut pas être menée directement chez le patient pour des raisons éthiques évidentes. Ainsi, celle-ci nécessite un organisme vivant, afin d’avoir une vue d’ensemble sur le développement de la maladie et sur les acteurs impliqués dans la survenue et le caractère cyclique de cette pathologie. De nombreux travaux déjà publiés sur l’étude des anomalies de la surface oculaire (cornée, conjonctive, larmes) ont établi que l’utilisation du modèle souris apparaissait comme la meilleure solution. De plus, l’équipe de recherche possédant et utilisant déjà la lignée RAGE -/-, ce choix apparait de fait logique et justifié. Enfin, ce cercle vicieux de l’oeil sec et son processus pathologique dynamique pourront être étudiés sur ce modèle et corrélés avec les agressions subis par l’oeil humain et les capacités de cicatrisation de ce type de tissu vivant. Considérant la règle des 3R, pour le remplacement nous avons réalisé toutes les premières études en utilisant des cellules en culture afin d'éviter l'inclusion d'un trop grand nombre d'animaux.
Réduction
Afin d'inscrire cette expérimentation animale dans le cadre de la Règle des 3R (Réduire, Raffiner, Remplacer), nous réduirons notre étude à 4 groupes distincts (pour tenir compte de la variabilité expérimentale): chaque groupe sera constitué de 10 souris pour un effectif total de 40 souris. Pour rappel: Ce protocole expérimental utilisant la souris nécessitera la constitution de 4 groupes distincts dont les effectifs ont été calculés pour réduire au maximum le nombre de souris afin d'optimiser la puissance statistique. En tenant compte de la variabilité expérimentale concomitante à la conduite de tels projets chaque groupe sera constitué de 10 souris pour un effectif total de 40 : Groupe 1 : Souris Wild-Type *Groupe contrôle (effectif :10); Groupe 2 : Souris RAGE -/- *Groupe contrôle (effectif :10); Groupe 3 : Souris Wild-Type *Groupe OEil-sec (effectif :10); Groupe 4 : Souris RAGE -/- *Groupe OEil-sec (effectif :10). Ces effectifs nous permettront d’obtenu des tests statistiques non paramétriques (Kruskal-Wallis et Mann-Whitney U test).
Raffinement
Dans l'optique de raffiner au mieux notre protocol, nous veillerons au bien-être animal (pas de surpopulation dans les cages, éviter les actes douloureux inutiles, enrichissement des cages avec des roues de course, des tubes en plastique, boîtes en carton et des matériaux de nidification). Points Limites: la provocation expérimentale d'un oeil sec n'est pas anticipé comme étant une condition risquant de provoquer une douleur majeure ou une angoisse animale. Les signes cliniques et fonctionnels du syndrome sec oculaire sont minimes à modérés: une gène oculaire à type de grains de sable, des sensations de brûlures oculaires superficielles, un prurit, une vision trouble fluctuante. L'ensemble de ce protocole ne doit pas normalement entrainer de souffrance animale. Malgrès tout, en cas de constation d'un comportement douloureux (intolérance majeure à la lumière, animal prostré, ne s'alimentant plus) ou d'un ulcère cornéen profond (stromal profond de la cornée) et/ou à risque de perforation cornéenne, l'animal sera anesthésié et sacrifié par surdosage en produits anesthésiques (Pentobarbital 150 mg/kg en injection intrapéritonéale), aboutissant à une apnée conduisant au décès. Ce type de symptômes ou constation clinique est exceptionnellement lié à un syndrome sec oculaire chez l'Homme. Ils sont le plus souvent dus à des commorbidités oculaires sous jacentes (pathologies inflammatoires, troubles liés à l'innervation cornéenne, anomalies des cellules souches limbiques, pathologies infectieuses cornéennes).
Choix des espèces
Comme évoqué dans les paragraphes précédents, le choix de la souris comme modèle d’étude va permettre : - une analyse biomoléculaire proche de la cornée humaine du fait de sa forte homologie anatomique et fonctionnelle avec l’espèce humaine. - l’utilisation du modèle murin dans le syndrome sec expérimental qui est d’ores et déjà largement décrit et reconnu au travers de la littérature. - d’utiliser les nombreux outils moléculaires accessibles, développés et validés dans le modèle murin ; et en particulier l’utilisation de souris dont le gène étudié (RAGE) est inactivé. Nous utiliserons des souris mâles Black 6 (souris « C57BL/6JRj, Janvier Labs ») âgées de 4 à 6 semaines. Ainsi toutes les souris ont le même poids et sont sevrées de l’allaitement maternel. C’est également la période optimum pour la cicatrisation des tissus.
Y a t-il un rythme circadien chez les juvéniles de Sepia officinalis ?
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système nerveux
180 seiches juvéniles (Sepia officinalis) vont être utilisées, tuées sans avoir subi d'intervention préalable. Les œufs sont prélevés dans la nature, puis les juvéniles sont mis à mort par refroidissement progressif sur glace pour prélever leurs organes, cerveau, lobe optique et yeux, et étudier l'expression de gènes de l'horloge biologique sur vingt-quatre heures. Le porteur indique qu'aucun prélèvement partiel n'est possible sans "dommages irréparables", d'où la mise à mort, et qu'il n'existe "pas d'alternative in vitro". La recherche est fondamentale, avec des bénéfices annoncés pour la compréhension de l'évolution des rythmes et l'élevage de la seiche.
Objectifs
L’objectif de ce projet est de déterminer si le juvénile de seiche Sepia officinalis montre après éclosion un rythme interne dit circadien correspondant à une « horloge biologique ». Ce projet consiste ainsi à caractériser le niveau d’expression des gènes impliqués dans le contrôle du cycle au cours d’un cycle jour/nuit, soit sur 24H. Le rythme circadien contrôle de nombreux mécanismes physiologiques liés au comportement, au sommeil, au niveau d’hormones entre autres. Presque tous les organismes vivants sont concernés. Il est en correspondance avec les alternances jour/nuit, soit selon un rythme 12h/12h. De nombreux organismes montrent un rythme journalier avant la naissance. Il est régulé par des gènes dont l’expression oscille au cours de la journée. Une régulation entre ces gènes a été mise en évidence chez les mammifères et la mouche. Chez certains mollusques marins de la zone de balancement des marées, il a été montré que l’expression de ces gènes suivait un rythme lié à la marée (rythme tidal), et non un rythme 12/12. Les seiches sont des espèces côtières et sont soumises particulièrement en Manche et Atlantique aux marées. Des expériences de rythmicité (comportemental) ont montré qu’elles avaient un rythme journalier avec une activité locomotrice et alimentaire plus importante la nuit. Nous avons montré que les gènes cibles sont exprimés dans l’embryon à un stade tardif, avant éclosion, et dans différents tissus dont les yeux. Par ailleurs, une première étude récente faite par l’équipe sur les embryons n’a pas permis de déterminer la présence d’un rythme avant éclosion dans les organes cibles. Il s’agit ici d’évaluer si une cyclicité peut être mise en évidence chez le juvénile et mise en relation avec leur physiologie et l’environnement (cycle tidal ou cycle jour/nuit) en déterminant la dynamique d’expression des gènes d’intérêt sur 24h.
Bénéfices attendus
Les résultats aideront 1) à approcher la diversité des rôles des gènes “circadiens” dans le rythme, gènes dont l’importance a récemment été reconnue par le prix Nobel de médecine (2017) 2) à la caractérisation d’un éventuel rythme interne, important pour l’optimisation des conditions d’élevage de la seiche mais aussi 3) à une meilleure compréhension de l’histoire évolutive des rythmes et de leur contrôle pour tous les animaux.
Procédures
Les animaux ne subissent aucune intervention avant leur euthanasie. Lorsqu’ils sont retirés de l’aquarium, ils sont immédiatement transférés dans un récipient et euthanasiés
Impact sur les animaux
Les animaux ne subissent pas de nuisances avant la mort, aucun effet indésirable n’est attendu car les animaux sont maintenus dans des conditions proches du milieu naturel.
Devenir
Pour étudier l’expression des gènes dans les tissus, il est nécessaire que les organes soient extraits et fixés, ce qui implique l’euthanasie des animaux. Il n’est pas possible de prélever une partie de l’animal sans causer des dommages irréparables (pas de survie après prélevement des yeux, du cerveau entre autres).
Remplacement
Ce projet est un projet de recherche fondamentale qui cherche à déterminer, par une approche physiologique globale, l’existence d’un rythme interne dans les organes (cerveau, lobe optique, yeux) d’un organisme entier. Il n’y a pas d’alternative in vitro à l’heure actuelle.
Réduction
Le nombre d’œufs prélevés dans la nature est minimisé à 180 oeufs en tenant compte des 10% d'oeufs qui ne sont pas fécondés naturellement. Le nombre de juvéniles est réduit mais optimisé pour cette expérimentation afin d’éviter de la répéter ultérieurement si les résultats n’étaient pas satisfaisants. Le nombre tient compte de la variabilité biologique entre individus, de la puissance statistique pour des résultats robustes et des problèmes de qualité biologique qui peuvent advenir. Afin de respecter les limites acceptables de la validité scientifique, 10 individus juvéniles seront donc fixés pour chaque point horaire choisi, soit au total 160 juvéniles.
Raffinement
Afin d’éviter le stress des embryons, la grappe d’œufs est saisie entre les doigts puis retirée de son support en étirant les ligaments d’accroche jusqu’à la détacher délicatement. Les œufs récoltés sont transportés en eau de mer et placés dans des paniers flottants dans un aquarium de 200L, ce type de stabulation permet de maintenir des conditions optimales d’oxygénation pour les embryons dans l’oeuf. L’aquarium (200L.) est alimenté en circuit ouvert d’eau de mer filtrée (100µm.) non thermorégulée, c’est-à-dire à la température naturelle environnementale. Les œufs sont donc dans des conditions proches du milieu naturel du point de vue physicochimique : conditions « naturelles » de température (entre 16 et 18°C), de salinité (entre 35 et 36 g/L.), et de pH (8 à 8.2), et en conditions lumineuses du jour (éclairement normal). Les constantes physico-chimiques (température, salinité, pH, oxygène) sont contrôlées quotidiennement sur toute la durée du développement. Une observation quotidienne permet de s’assurer de l’état sanitaire des pontes mises en paniers. Lorsque les embryons ont éclos (naturellement), les juvéniles ressemblent alors à un adulte et adoptent immédiatement le mode de vie des adultes. Un enrichissement environnement sous la forme de cachette diverses (tube de et pièces de PVC, « cabanes…) est alors proposé aux animaux. Ils sont nourris à satiété avec des crevettes de taille adaptée. Les animaux qui présenteraient des anomalies comportementales (flottaison, immobilisme, blessure), seront écartés et immédiatement euthanasiés par surdose d’éthanol. Au bout d’une semaine, toutes les 1h30 sur 24h, 10 juvéniles sont pris à l’épuisette et placés dans un bécher d’un litre contenant de l’eau de mer du système d’élevage puis transportés jusqu’à une salle adjacente où l’euthanasie sera réalisée. Afin de limiter le stress et la souffrance supposée des juvéniles, ils sont transférés délicatement et rapidement dans l’eau de mer. Le récipient est mis sur glace ce qui permet un refroidissement progressif, et une anesthésie des animaux par le froid. Ils sont observés jusqu’à constatation d’une léthargie (relâchement pupillaire, le relâchement des bras et du manteau) puis une fois la mort confirmée (arrêt respiratoire, relâchement des chromatophores), les juvéniles sont placés dans le fixateur (froid également).
Choix des espèces
La seiche européenne est le seul mollusque possédant un cerveau et des yeux performants, qui ponde des œufs sur nos côtes. Contrairement à d’autres espèces de céphalopodes comme les pieuvres, son développement est court (
Etude des conséquences pressionnelles et homéostatiques des liquides labyrinthiques de l’animal soumis à un désordre pressionnel extrinsèque
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
50 gerbilles de Mongolie vont être utilisées, opérées sous anesthésie et tuées avant tout réveil. Chacune subit une chirurgie de deux à trois heures ouvrant l'oreille moyenne et cathétérisant les espaces sous-arachnoïdiens, avec une élévation de la pression intracrânienne. Le porteur indique que cette hyperpression sur le cerveau n'est "pas compatible avec le réveil de l'animal", d'où la mise à mort. L'objectif est de comprendre les mécanismes de la maladie de Ménière, le porteur justifiant le choix de la gerbille par la facilité d'accès à son oreille interne et une anatomie proche de celle de l'humain.
Objectifs
L'intitulé du projet est l'evaluation du profil evolutif pressionnel et homéostatique des compartiments de l'oreille interne d'un animal soumis à un deséquilibre pressionnel extrinséque, le but étant de comprendre les mécanismes sous-jacents responsables des symptomes d'une crise de maladie de Meniere qui sont essentiellement représentés par une surdité, des acouphènes et un vertige. les mécanismes étiopathogéniques restent à ce jours inconnus, il y'a plusieurs théories qui expliquent les mécanismes physiopathologiques responsables de l'eclosion des symptomes de cette maladie. La plus communement admise à l'heure actuelle est l'hydrops endolymphatique qui signifie l'augmentation du volume du compartiement périlymphatique de l'oreille interne, cela fut constaté la première fois par Hallpike et Cairns (Hallpike and Cairns, 1938) sur des dissections de patients porteurs de la maladie. Par la suite Kimura a provoqué un état similaire d’hydrops sur l’animal en empêchant la résorption de la périlymphe en bloquant l’aqueduc vestibulaire (Kimura, 1967) Les constatations électrophysiologiques de ce type de modèle étaient très variables, avec des atteintes minimes contrastant avec l’importance de l’hydrops (Salt, n.d.). De plus les mesures pressionnelles lors de ces manipulations montraient également des résultats discordants entre les auteurs qui mettaient en évidence un différentiel pressionnel entre les deux compartiments (Böhmer et al., n.d.)(Andrews et al., 1991)(Böhmer and Andrews, 1989)(Böhmer and Dillier, 1990)(Ito et al., 1987), et les auteurs qui retrouvaient une pression similaire(Klis and Smoorenburg, 1994; Tonndorf, 1983; Warmerdam et al., 2003). La question de la physiopathologie de cette maladie reste toujours d’actualité à savoir, est-ce l’hydrops (dilatation de la membrane limitante de Reissner) ? Ou l’excès pressionnel au dépend du compartiment endolymphatique (avec action prépondérante sur la membrane basilaire) qui est responsable des symptômes ?
Bénéfices attendus
comprehension des mecanismes sous-jacents responsables des symptomes de la maladie de Méniere, ce qui permettra ulterieurement d'adapter la thérapeutique
Procédures
Procedure chirurgicale (abord de l'oreille moyenne - catheterisation des espaces sub-arachnoidiens) et d'elevation de pression intracanienne : une procédure par animal (durée entre 2 et 3 heures)
Impact sur les animaux
Aucun, car animal anesthésié profondement puis sacrifié à la fin de l'intervention
Devenir
le sacrifice animal est necessaire du fait de l'effet de l'hyperpression intracranienne sur le parenchyme cerebral pendant la procedure qui n'est pas compatbile avec le reveil de l'animal
Remplacement
L’expérimentation sur la gerbille de Mongolie -qui est fréquemment utilisée au sein du laboratoire de biophysique neurosensorielle- a dans la majeure partie des cas été réalisée sans écueil particulier du fait de la facilité d’accès aux structures de l’oreille interne. L’animal doit être vivant, cela permet d’étudier les phénomènes osmotiques, biomécaniques et régulateurs actifs des pressions de l’oreille interne, phénomènes qui ne peuvent être observés chez l’animal mort. Enfin, il demeure impossible d’étudier ces phénomènes chez l’être humain, ce qui imposerait de cathétériser l’oreille interne avec risque accru de surdité sévère et vertiges invalident, le cathétérisme des espaces sous arachnoïdiens est également un acte invasif qui ne se justifie pas en conditions normales.
Réduction
Les etudes précedantes réalisées (voire le chapitre dédié) nous permettent de reduire l'effectif d'animaux necessaires au minimum
Raffinement
le bien-être animal sera amélioré grâce l’hébergement des animaux en groupe dans des cages enrichies. Les procédures chirurgicales seront réalisées sous anesthésie générale et analgésie pré, per-opératoire
Choix des espèces
Le système cochleo-vestibulaire de la gerbille de Mongolie est sensiblement identique à son homologue humain. Lors des précédentes études, le cochon d’inde avait été utilisé, mais le fait qu’il présente des épisodes fréquents d’otite séreuse rend difficile l’expérimentation sur son oreille moyenne et interne. L’expérimentation sur la gerbille de Mongolie -qui est fréquemment réalisée au sein du laboratoire de biophysique neurosensorielle- a dans la majeure partie des cas été réalisé sans écueil particulier du fait de la facilité d’accès aux structures de l’oreille interne. L'appareil vestibulaire de la Gerbille est mature à partir de la première semaine post-natale tandis que l'appareil auditif l'est à 21 jours, lorsqu'elles ont atteints leur taille adulte. C'est donc à cet âge que nous commencerons les tests pressionnels
Impact de l’obésité sur les vaisseaux lymphatiques dans les différents territoires adipeux et métaboliques.
- Recherche fondamentale
- Multisystémique
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système cardiaque
1 944 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures déclarées de gravité légère. Selon les groupes, elles reçoivent des injections, un gavage ou une application cutanée quotidiens, puis sont soumises ou non à un régime gras, avant d'être tuées pour prélever leurs organes. Le porteur indique qu'une dysfonction lymphatique intestinale peut provoquer un amaigrissement, surtout chez les nouveau-nés, et prévoit d'abandonner cette procédure le cas échéant. Il affirme qu'aucun système in vitro ne préserve l'intégrité des vaisseaux et présente le poisson zèbre comme un remplacement seulement partiel, faute d'un nombre suffisant de valves lymphatiques.
Objectifs
Le système lymphatique joue aussi un rôle important dans l’initiation de la réponse immunitaire en transportant les cellules immunes vers les ganglions lymphatiques. Or, une altération de ce réseau lymphatique induit des désordres au niveau métabolique (expansion du tissu adipeux, lipides inflammatoires) et inflammatoires (inflammation chronique des tissus). Par ailleurs, l'obésité est connue comme un facteur de risque à l'altération du système lymphatique. L’architecture du système lymphatique et sa fonction sont étroitement dépendantes du tissu dans lequel il se trouve. C’est pour cela, que ce projet vise à cibler le système lymphatique de manière tissu-spécifique. Nous souhaitons dans un premier temps, visualiser l’architecture du système lymphatique in vivo, et comprendre les modifications et l'adaptation des cellules endotheliales lymphatiques dans les modèles d'obésité. Dans un deuxième temps, nous souhaitons établir le rôle de nouveaux gènes impliqués dans le développement et/ou le maintien du système lymphatique dans des contextes physiologiques et pathologiques. Ces études nous permettront de déterminer in vivo les conséquences d’une altération de ce gène sur le système lymphatique et sur le tissu environnant.
Bénéfices attendus
Une altération du système lymphatique est connue pour engendrer une pathologie, le lymphœdème. Par ailleurs, cette maladie est aggravée par l'obésité. Or, les mécanismes moléculaires et cellulaires ne sont pas compris, et il n’existe à ce jour aucun traitement pour limiter une dysfonction lymphatique. Ces modèles permettront une approche intégrée permettant l’étude du système lymphatique et ses communications avec le microenvironnement. En combinant nos approches in vitro et in vivo, nous souhaitons déchiffrer finement les mécanismes moléculaires et cellulaires mis en jeu dans la communication des cellules endothéliales lymphatiques avec les cellules du microenvironnent (cellules de l'immunité, pre-adipocytes ou adipocytes...) dans les différents territoires adipeux et métaboliques (foie, intestin). Le but est d’identifier de potentielles cibles thérapeutiques visant à restaurer la fonction lymphatique et/ou limiter les aspects inflammatoires et métaboliques, qui sont délétères dans des contextes pathologiques.
Procédures
selon les groupes d'animaux, les types d'interventions seront soit des injections intrapéritoneales (1 fois par jour pendant 4 jours) ou un gavage oral (1 fois par jour pendant 5 jours) ou une application locale sur la peau (1 fois par jour pendant 5 jours). Les animaux seront ensuite ou non mis sous régime alimentaire riche en lipides.
Impact sur les animaux
Une dysfonction importante du système lymphatique au niveau intestinal peut altérer la prise alimentaire des lipides au niveau intestinal entrainant un amaigrissement des animaux, notamment au niveau postnatal dans la procédure 1. Dans ce cas, nous abandonnerons la procedure 1 et nous retarderons l'invalidation du gène après le sevrage ou chez l'adulte. Les autres procédures ne devraient pas entrainer d'effet indésirables.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort pour prélévements d'organes/tissus à la fin du projet.
Remplacement
Nous étudions le système vasculaire et lymphatique dans plusieurs organes dont notamment la peau, le tissu adipeux, l'intestin et le foie. A ce jour, il n'existe pas de système 3D, d'organoïdes ou d'explants permettant de garder l'intégrité et la fonctionnalité des vaisseaux. Une des alternatives qui est envisagée pour des questions relatives au développement des vaisseaux est d'utiliser le modèle du zébrafish. Ce modèle est à l'étude afin de déterminer si ce modèle répond de manière identique à nos hypothèses nous permettant de transposer nos résultats de la souris vers le zébrafish. Cependant ce remplacement ne sera que partiel car le nombre de valves lymphatiques chez le zebrafish est tres limitant.
Réduction
Le modele d'obésité entraine une variabilité des résultats qui est aussi augmentée par la différence des sexes femelles/mâles. Nous avons donc compté n=12 pour avoir des résultats statistiques pour chaque groupe d'animaux c'est à dire pour chaque génotype (contrôle ou gene invalidé), par sexe, et par traitement (Normal diet/high fat diet). Cependant, certaines expérimentations nous demandent de regrouper le nombre de tissus pour faire l'analyse, notamment les analyses par Tri cellulaire ou single cells. Afin de minimiser le nombre d'animaux, plusieurs organes seront prélevés pour chaque experimentation.
Raffinement
Critères d'arrêt par rapport à la souffrance: dans le cas où l’animal ne répond plus à des besoins physiologiques énoncés ci-dessus, l’arrêt de l’expérimentation sera préconisé par l’expérimentateur ou toute personne en charge du suivi des animaux. Les animaux seront observés par le chercheur ou les personnels de l’animalerie tous les jours pendant 1 semaine puis 3 fois par semaine pendant le reste de l’expérimentation. Ce suivi aura pour but de détecter la douleur (signes tels que le dos encourbé, poils hérissés, isolement...), détecter la capacité de s'alimenter, de boire, de se déplacer selon une grille de lecture par score. Dans le cas où l’animal ne répondrait plus à ses besoins physiologiques, l'animal sera anesthésié par anesthésie chimique (mélange kétamine/xylazine 150 mg/kg et 10 mg/kg respectivement) et après perte de conscience, les animaux seront euthanasiés. Une observation quotidienne sera réalisée pendant la durée du projet. Dans nos connaissances actuelles, les procédures ne doivent pas changer le comportement des animaux et leur bien-être, même si les animaux sont gardés jusqu’à l’âge adulte.
Choix des espèces
L'étude des souris génétiquement modifiées est largement répandue et partagée dans la communauté scientifique internationale ce qui est un avantage en termes de transmission et de validité de nos résultats. Nous avons choisi les stades de développement au niveau postnatal et adulte afin de comprendre le rôle et la fonction du système lymphatique dans les pathologies cardiovasculaires liées à l'obésité.
Etude du long ARN non codant LENOX comme cible thérapeutique dans le traitement des mélanomes
- Recherche appliquée
- Cancers
- Troubles sensoriels
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Organes sensoriels
180 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. On leur injecte des cellules de mélanome humain sous la peau ou dans le sang, puis on les traite par des oligonucléotides et un gavage quotidien jusqu'à une tumeur de deux centimètres cubes. Le porteur prévoit la mise à mort dès ce point limite ou à la fin, puis des analyses moléculaires. Il présente le projet comme une preuve de concept ouvrant une collaboration avec l'industrie pharmaceutique et écarte les cultures cellulaires, jugées insuffisantes pour reproduire la tumorigenèse.
Objectifs
Ce projet vise à démontrer que l'inhibition de longs ARNs non codants in vivo altère la formation de mélanome et la progression des métastases, en association avec les traitements déjà existants. Ce projet est destiné à prouver que certains longs ARNs non codants sont de potentielles cibles thérapeutiques Ces preuves ouvriront la possibilité de collaborer avec l'industrie pharmaceutique pour développer des inhibiteurs spécifiques pouvant être testés dans des essais précliniques
Bénéfices attendus
Cette expérimentation doit permettre de caractériser les changements dans la formation et la croissance tumorales suite à l'inhibition d'un ARN longs non codant associée ou non à un traitement complémentaire déjà utilisé et ceci dans un contexte physiologique que ne permettent pas les cultures cellulaires in vitro. Ce projet devrait permettre la validation d'une nouvelle cible thérapeutique pour le mélanome cutané. Ces preuves ouvriront la possibilité de collaborer avec l'industrie pharmaceutique afin d’étudier l’effet de notre approche d'inhibition des ARNs longs non codants, dans l'objectif final d'identifier de nouveaux traitements pour le mélanome cutané.
Procédures
Toutes les souris seront injectées une fois avec des cellules tumorales humaines (200 microlitres). Les injections de cellules par voie sous-cutanée ou intraveineuse rétroorbitale sont réalisées sous anesthésie gazeuse et durent une dizaine de secondes. Les injections sous-cutanée d'ASO (ASO : "Anti-Sense Oligonucleotides" : petites molécules d'ADN simple brin) (tous les deux jours, 100 microlitres) ou intrapéritonéales de luciférine (une fois par semaine, 100 microlitres) sont faites sur animal vigile et durent quelques secondes. Le gavage oral sera quotidien à raison de 100 microlitres, est réalisé sur animaux vigiles et dure une dizaine de secondes. Les traitements durent au maximum trois semaines.
Impact sur les animaux
L'injection de cellules tumorales par voie sous-cutanée va provoquer la croissance d'une tumeur primaire à l'endroit de l'injection et/ou la formation de métastases distantes, notamment dans les poumons. La tumeur primaire pourra générer un inconfort physique lors des déplacements des souris. Cette tumeur primaire devrait apparaitre à partir de 5 jours suivant l'injection et croitre assez rapidement. La durée totale de l'expérimentation sera de trois semaines. Les souris seront sacrifiées en cas d'atteinte du point limite du volume tumoral de 2cm3. Les métastases ne seront pas visibles mais pourront entraîner une perte de poids, d'appétit et d'autres effets biologiques liés à la perturbation des organes vitaux touchés. Lors des expériences précédentes d'injection de cellules tumorales dans le laboratoire, les souris ont dû être sacrifiées du fait de la taille de la tumeur primaire et non d'effets dus aux métastases. Les cellules tumorales injectées par voie intraveineuse devraient se fixer sur les organes de préférence métastatique, à savoir les poumons en premier. Les métastases ne seront pas visibles mais pourront entraîner une perte de poids, d'appétit et d'autres effets biologiques liés à la perturbation des organes vitaux touchés. Le suivi des cellules du fait de leur luminescence permettra de suivre la croissance tumorale pour les deux voies d'injection. Les traitements subséquents devraient réduire la formation et la croissance des tumeurs.
Devenir
Il est prévu de mettre à mort tous les animaux pendant ou à la fin du projet : l'injection de cellules tumorales devant conduire à la formation de tumeurs voire de métastases chez les souris, les animaux seront mis à mort pendant le projet si la taille de(s) tumeur(s) atteint les points limites, en cas de signes de souffrance ou à la fin du projet. Après euthanasie, des prélèvements seront effectués pour des analyses moléculaires.
Remplacement
Les procédures expérimentales proposées visent à étudier l’effet du traitement par des oligonucléotides antisens (ASO) sur la croissance tumorale in vivo. Nous estimons que ces approches sont très importantes et ne peuvent être remplacées par d'autres méthodes expérimentales n'impliquant pas l'utilisation des souris. Les expériences in vitro nous ont permis de valider nos techniques d’expérimentation et d’apporter de premiers résultats encourageants. Cependant, ces méthodes de substitution in vitro ne reproduisent pas toutes les étapes caractéristiques de la tumorigenèse in vivo et donc ne pourront pas apporter le niveau d'information requis.
Réduction
Le nombre total de souris expérimentales sera de 180 réparti comme suit : 1 cohorte de 30 animaux injectés par voie intraveineuse (IV) rétroorbitale avec 1 lignée de cellules tumorales puis traités ou non avec les ASOs, 1 cohorte de 30 animaux injectés par voie sous-cutanée (SC) avec 1 lignée de cellules tumorales puis traités ou non avec les ASOs, 2 cohortes de 60 animaux injectés par voie sous-cutanée (SC) avec 2 lignées cellulaires différentes, puis traités ou non avec les ASOs en présence ou en absence d'une thérapie ciblée complémentaire. Cet effectif correspond au nombre d’animaux nécessaires afin que les résultats obtenus soient exploitables et reproductibles (statistiquement valides). Le paramètre étudié sera la taille de la tumeur (mesurée avec un pied à coulisse) ainsi que sa vitesse de croissance pour les souris injectées par SC et le développement des métastases pulmonaires pour les souris injectées par IV. Les mélanomes humains sont des tumeurs hétérogènes et leur étude n'a pas permis d'isoler une lignée cellulaire modèle unique, il est donc nécessaire de tester plusieurs lignées cellulaires dans les deux voies d'injection. Pour l'analyse statistique, nous utiliserons le logiciel GraphPad Prism. Pour comparer deux groupes, un test t de Fisher à deux intervalles sera appliqué. Pour plus de deux groupes, une analyse de la variance à sens unique (ANOVA) sera suivie d'une analyse post hoc de Tukey pour comparer les moyennes entre deux groupes.
Raffinement
Des souris femelles seront utilisées : moins agressives entre congénères que les mâles, elles pourront être hébergées en cohorte afin de conserver l’interaction sociale, ce qui confortera le résultat des expériences. Les femelles et les mâles répondent de la même manière aux traitements, il ne devrait donc pas y avoir de biais expérimental du au sexe. Les expérimentateurs établiront le contact avec les cohortes au moins 8 jours avant le début de l’expérimentation pour habituation à la manipulation et réduction de l’angoisse des animaux. Les cages seront agrémentées de coton type « nestlet ». Nous mesurerons la taille de la tumeur primaire trois fois par semaine (lundi, mercredi et vendredi) à l'aide d'un pied à coulisse tout au long de la croissance tumorale jusqu’à l'atteinte de la taille limite de la tumeur de 2 cm3 par souris. La vitesse de croissance des tumeurs n’est pas connue, nous adapterons donc la période de mesure pour chacune des lignées cellulaires utilisées. Nous surveillerons également quotidiennement l'état des souris après injection des lignées tumorales afin de détecter tout effet dommageable. La migration des cellules métastatiques sera suivie par l'utilisation du système d'imagerie in vivo (IVIS) une fois par semaine. En plus du suivi de la taille de la tumeur primaire, la "painscore sheet" servira à l'évaluation de la douleur des animaux. Ce suivi permettra la mise en place d'une éventuelle analgésie (niveau 2) qui pourra être suivie de l'euthanasie si le score de douleur augmente encore (niveau 3).
Choix des espèces
In vitro, nous avons validé nos techniques expérimentales et obtenu des premiers résultats encourageants. Cependant, ces méthodes in vitro ne reproduisent pas toutes les étapes caractéristiques environnementales de la tumorigenèse in vivo et ne peuvent donc fournir le niveau d'information requis. L'utilisation du modèle de xénogreffe chez la souris ne peut être remplacée par d'autres méthodes expérimentales, il est fiable et facile à manipuler et déjà largement utilisé. De plus, les données que nous produirons à partir de nos tumeurs (cinétique tumorale, séquençage d'ARN, quantifications de protéines) seront comparées à celles collectées par notre laboratoire et nos collaborateurs dans des modèles similaires pour d'autres études. Nous utiliserons des souris ayant atteint le stade adulte (6 semaines) qui seront injectées avec les cellules tumorales par voie sous-cutanée dans le flanc ou intraveineuse rétroorbitale.
Etude de nanoparticules photosensibles pour la stimulation neuronale et la restauration visuelle, chez le modèle murin.
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
- Système nerveux
330 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal reçoit une injection sous-rétinienne de nanoparticules puis subit des examens d'imagerie et un électrorétinogramme sous anesthésie, un test comportemental optocinétique sur animal vigile et une craniotomie terminale, avant d'être tué pour prélever les yeux. Le porteur indique que l'injection peut provoquer inflammation, décollement ou déchirure de la rétine et opacité de la cornée. Il présente les nanoparticules comme une piste de restauration visuelle pour les rétinites pigmentaires, les bénéfices pour les personnes restant à valider.
Objectifs
La rétinite pigmentaire désigne un ensemble de pathologies progressives et héréditaires de la rétine qui mène à une cécité incurable et qui atteint plus d'un million de personnes à travers le monde. Elle résulte de la mutation dans un gène spécifique des photorécepteurs à bâtonnets, la rhodopsine, qui provoque la perte de ces neurones. Cette disparition provoque par la suite la dégénérescence progressive et secondaire des photorécepteurs à cônes. Récemment, il a été montré chez un modèle de rat aveugle qu'il est possible de réactiver la rétine dégénérée par des implants constitués de nanoparticules. Les nanoparticules peuvent être délivrées dans l’œil par des injections et s’ancrer aux membranes des neurones cibles de la rétine pour convertir les stimuli lumineux en une stimulation électrique. Ainsi les photorécepteurs endommagés sont rendus à nouveau sensibles à la lumière grâce à ces nanoparticules. Cependant, il reste à comprendre quel champ de vision et quelle acuité visuelle sont réellement retrouvés. Cette étape est essentielle pour évaluer le bénéfice qui pourrait être apporté par ce type de thérapie chez des patients. Il est aussi important d’étudier la distribution et l’évolution de ces nanoparticules dans l’œil après injection et de s’assurer de leur biocompatibilité par l’absence de réactions inflammatoires. L'objectif de ce projet est d'évaluer ces paramètres (biocompatibilité, distribution, acuité visuelle) chez un modèle murin de rétinite pigmentaire. La validation fonctionnelle sera réalisée par des tests comportementaux (test optomoteurs), l’enregistrement de l’activité électrique de l’œil in vivo (electrorétinogramme) et par l'enregistrement de l’activité cérébrale des animaux en expérimentation terminale, soit par une technique d'imagerie fonctionnelle ultrasonore non invasive, soit par une méthode électrophysiologique (potentiels visuels évoqués) au niveau du cortex visuel.
Bénéfices attendus
Dans ce projet, nous cherchons à réactiver la vision au niveau de la rétine et à étudier si la thérapie choisie permet une transmission de l’information visuelle au cerveau. L’approche retenue pour notre étude est l’injection sous-rétinienne de nanoparticules. Il s’agit de remplacer les photorécepteurs absents par un système de stimulation électrique des neurones rétiniens restants. La finalité de l’étude est de valider un nouveau modèle d’implant basé sur des nanoparticules, plus performant et répondant au critère de biocompatibilité. Ces avancées biomédicales permettront de développer de nouvelles méthodes d'interfaçage des stimuli optiques avec le système nerveux pour le traitement des pathologies dans lesquelles la dégénérescence neuronale a induit une perte de fonction spécifique et irréversible. Le modèle murin présente un fort intérêt pour cette étude car l’architecture oculaire est très proche de celle de l’œil humain et le modèle de dégénérescence est similaire à celui rencontré dans les rétinites pigmentaires
Procédures
Procédures chirugicales (2): - Injection sous-rétinienne (1 fois par animal), sous anesthésie générale (gazeuse), 10 min; - Craniotomie + Enregistrement des potentiels évoqués visuels et Imagerie ultrasonore , (1 fois par animal, expérimentation terminale) sous anesthésie générale (fixe), 60 min; / Examens sous anesthésie générale:- Examen d’imagerie (2 à 6 fois par animal) sous anesthésie générale (gazeuse), 10 min; - ERG (1 fois par animal) sous anesthésie générale (fixe), 30 min;/ Test comportemental optocinétique (2 à 4 fois par animal) sur animal vigile, 15 min.
Impact sur les animaux
Les possibilités de nuisance sont essentiellement liées à : -Une mauvaise réaction à l’anesthésie (gazeuse ou fixe). -à l’injection : une éventuelle inflammation due aux nanoparticules (d’où l’étude) des problèmes de dégradation de l’œil : décollement de rétine, rétine déchirée, d’atteinte oculaire (inflammation, d’opacité cornéenne, paupières mi-closes, yeux gonflés etc.).
Devenir
L’euthanasie est requise pour permettre le prélèvement des yeux des souris, qui seront ensuite étudiés par des analyses histologiques. Tous les animaux des procédures seront euthanasiés par une méthode réglementaire.
Remplacement
Dans ce projet, l’évaluation des réactions inflammatoires (biocompatibilité des nanoparticules) et la restauration de la vision au niveau de la rétine ainsi que la transmission de l’information visuelle au cerveau ne peuvent pas être réalisées par des expérimentations ex vivo. L’acuité visuelle ne peut être évaluée que par des tests comportementaux chez l’animal in vivo. Les mécanismes physiologiques (dépolarisations corticales) et variations de flux sanguin au niveau du cortex visuel, ne peuvent être observés que sur un cerveau en fonctionnement. L’utilisation de l’animal est donc indispensable.
Réduction
Basé sur l’expertise du laboratoire et sur des projets proches, le nombre d’animaux (330) a été estimé pour obtenir un nombre minimum de résultats significatifs tenant compte des éventuelles pertes dues à une mauvaise injection, une mauvaise réaction à l’anesthésie, ou par atteinte des points limites durant les procédures expérimentales. La rédaction d’un protocole précis ainsi que la bonne maîtrise des outils de chirurgie et d’imagerie par les expérimentateurs correspondants permet de minimiser les pertes inutiles. Une analyse de puissance statistique a été faite et le nombre d’animaux utilisé par protocole expérimental a été estimé en vue d’atteindre un compromis entre une puissance élevée et un nombre d’animaux raisonnable. Des tests statistiques seront effectués (test t de Student, analyse de variance...) et permettront de minimiser le nombre d'animaux utilisés.
Raffinement
Les animaux en provenance de l’extérieur observeront une période d’acclimatation de 5 jours minimum. Les animaux sont hébergés dans des cages de stabulation avec enrichissement (cotons + tunnel en carton + bâton en bois) alimentation et abreuvement à volonté. Les animaux sont examinés quotidiennement par le personnel qualifié de l’animalerie et/ou les expérimentateurs. L’atmosphère est contrôlée pour les conditions d’hébergement (température et hygrométrie stable). Les animaux bénéficieront si nécessaire d’une anesthésie gazeuse par inhalation ou d’une anesthésie fixe par injection intrapéritonéale. Des analgésiques seront administrés, pour que l’animal sous anesthésie ou en post-opératoire, ne ressente aucune douleur pendant les procédures expérimentales. Une observation régulière des animaux sera effectuées et suite aux procédures chirurgicales, une signalétique spécifique permettra une surveillance quotidienne adaptée des animaux. La structure de bien-être animal (SBEA) a mis en place des étiquettes indiquant "Suivi post-opératoire" qui sont à apposer sur le porte-étiquette de la cage juste après une intervention chirurgicale. Cela permet à la zootechnie lors de leur tour bien-être animal deux fois par jour d'avoir l'indication rapide que les animaux ont été opéré et ainsi ouvrir la cage et procéder à la vérification. L'expérimentateur qui vient faire son suivi post-opératoire est en charge de retirer cette dernière quand l'animal a complètement récupérer de l’opération. Tous signes d’inconfort ou de détresse sera pris en compte tels que l'apparence et la position anormale : poil ébouriffé, perte excessive de poils, dos courbé, couché sur le côté; comportements anormaux : agressivité soudaine, abattement, inactivité, vocalisation et mutilation, isolement, diminution de l’appétit, changement des périodes de sommeil, réduction de la mobilité. Les points limites sont: État de choc, léthargie, inconscience, immobilité. Difficultés respiratoires. Toutefois, les critères absolus ne devraient pas être mis en évidence aux vues des procédures utilisées et de notre expérience sur ce modèle.
Choix des espèces
Le modèle murin présente une architecture de l’œil très proche de celui humain, une organisation de la rétine similaire. De plus l’existence d’un modèle génétique de rétinite pigmentaire proche du phénotype humain, avec une dégénérescence rapide (aveugle à 60 jours convient parfaitement à notre étude. Au contraire, le modèle de rat aveugle que nous utilisons pour d’autres études dégénère moins vite (environ 9 mois) entraînant des conditions d’hébergement plus compliquées. Les souris seront âgées de 6 semaines à leur entrée dans l’animalerie et respecteront 5 jours d’acclimatation minimum. La première procédure expérimentale sera l’injection à l’âge de 8 semaines. C’est à cet âge que la rétinite pigmentaire des animaux sera suffisamment avancée (animal considéré aveugle) pour nos études sur les nanoparticules.
Effet neuro protecteur et neuro régénérateur de nouvelles biomolécules dans un modèle souris de glaucome
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Troubles sensoriels
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
- Système nerveux
2 670 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger pour 638 d'entre elles et modéré pour 2 032. Chaque souris subit un pincement du nerf optique qui provoque la cécité d'un œil, puis des injections dans l'œil de biomolécules censées protéger et régénérer les neurones, avant la mise à mort pour prélever rétines et nerfs optiques. Le porteur reconnaît que le pincement et les injections causent une douleur, mais la rubrique censée détailler l'anesthésie et les analgésiques reste occupée par une consigne de rédaction non remplie. Il indique tester ces molécules d'abord sur cultures et explants de rétine et vise à terme un médicament du glaucome amené en essai clinique.
Objectifs
Le glaucome est une des principales causes de déficit visuel. Les neurones présents dans la rétine (RGC, Cellules Ganglionnaires Rétiniennes) transmettent les informations captées par les photorécepteurs sous forme de signal électrique par via leur fibre nerveuse (axone) qui parcourt le nerf optique (NO) jusqu’au cerveau. Dans le glaucome, ces axones et les RGC dégénèrent, provoquant une cécité irréversible. Un modèle robuste de cette pathologie est obtenu chez la souris par un pincement maitrisé du NO provoquant la dégénérescence des axones qui le composent. Nous souhaitons tester dans ce modèle les propriétés neuroprotectrices et neurorégénératrices de biomolécules « NV » Sur des cultures de neurones, les NV favorisent la survie des cellules, l’élongation des prolongements cellulaires qui permettent les connections entre neurones et leur repousse après lésion. Ces résultats suggèrent que les NV pourraient être utilisés pour protéger les RGC de la mort cellulaire (effet neuroprotecteur) dans le glaucome et favoriser la repousse de leurs axones dans le NO (effet neurorégénérateur). Nos études ont montré que l’injection intraoculaire de vecteurs AAV2 (virus adéno-associé 2) codant pour le peptide NV de première génération (AAV2-NV1) favorise la survie des RGC et la repousse de leur axone, efficacité renforcée en présence de CNTF (ciliary-derived neurotrophic factor), un facteur de croissance neuroprotecteur et neurorégénérateur (effet synergique d’AAV2-NV1 et AAV2-CNTF). De plus, ces travaux ont permis de montrer l’absence de toxicité ou d’effets secondaires lors de l’injection intraoculaire d’AAV2-NV1. Nous avons développé de nouvelles générations de NV, modifiées pour augmenter leur affinité pour leur cible et donc leur efficacité, et conjuguées à des CPM (Cell Penetrating Molecules) tels que les VHH (molécules dérivées de chaines lourdes d’immunoglobulines de lama capables de franchir les membranes cellulaires) ou des peptides étiquettes (ciblage préférentiel des neurones en fixant le récepteur de l’acétylcholine) afin d’augmenter leur stabilité et leur adressage aux neurones. Nous souhaitons tester ces nouvelles générations de NV dans le modèle souris de glaucome afin d’identifier la molécule ayant l’efficacité maximale avec une toxicité minimale pour ensuite développer ce candidat comme médicament pour le glaucome en l’amenant à l’essai clinique.
Bénéfices attendus
Les biomolécules NV développées dans notre laboratoire possèdent des propriétés neuroprotectrices et neurorégénératrices susceptibles d’apporter une réponse à de nombreuses pathologies dégénératives. Dans le glaucome, l’augmentation de la pression intraoculaire cause une dégénérescence des axones dans le nerf optique, une mort des cellules ganglionnaires rétiniennes et à terme la cécité. Dans le cadre de ce projet, l’administration de ces molécules a pour but d’induire la régénération des fibres axonales dans le nerf optique après lésion, ce qui aura pour bénéfice de reconnecter l’œil au cerveau et donc d’éviter la cécité causée par cette lésion. Leur effet neuroprotecteur devrait quant à lui permettre la survie des cellules ganglionnaires rétiniennes dans la rétine, dont les axones forment le nerf optique.
Procédures
Afin d’étudier l’effet neuroprotecteur et neurorégénérateur de nos biomolécules NV, un pincement du nerf optique sera pratiqué chez des souris. Ce pincement provoquera une cécité unilatérale. Ce geste technique est rapide (moins de deux minutes) et est réalisé sous anesthésie profonde et analgésie. L’injection intravitréenne de nos biomolécules NV est réalisée sous anesthésie profonde et analgésie. Ce geste technique est rapide (moins de deux minutes). L’injection intraveineuse de NV est réalisée sous anesthésie profonde et analgésie. Ce geste technique est rapide (moins de deux minutes).
Impact sur les animaux
Afin d’étudier l’effet neuroprotecteur et neurorégénérateur des biomolécules NV, un pincement du nerf optique sera pratiqué chez des souris. Ce pincement provoquera une cécité unilatérale. Il est attendu que le pincement du nerf optique et l’injection des biomolécules NV dans l’œil causent une douleur chez la souris. Il est approprié d’écrire ici si une anesthésie et des analgésiques post-opératoires sont prévus, et leur dosage La surveillance des animaux sera quotidienne durant les 3 jours suivant les pincements/injections, puis bihebdomadaire. Les animaux seront mis à mort en cas de dépassement des points limites fixés pour les différentes procédures. Une administration d’analgésique sera réalisée dès l’apparition de signes de douleur.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni replacés, ni adoptés. En effet, toutes les procédures requièrent la récupération de tissus (rétines, nerfs optiques) destinés à être analysés en vue de démontrer l’effet thérapeutique de notre molécule NV.
Remplacement
Les biomolécules NV utilisées dans ce projet sont préalablement validées in vitro pour leur efficacité et leur absence de toxicité sur des cultures de cellules neuronales, des cellules épithéliales rétiniennes et des explants de rétines. Les cellules neuronales et épithéliales rétiniennes ne nécessitent pas l’utilisation d’animaux (lignées cellulaires). Les explants de rétine, réalisés à partir de rétines de souris, permettent de tester plusieurs constructions et concentrations de NV avec un nombre réduit de souris, ce qui permet par la suite de ne tester in vivo que les molécules NV efficaces in vitro. Les explants de rétine constituent un modèle in vitro très proche du modèle in vivo (même espèce, même tissu) et facilite l’extrapolation.
Réduction
Le nombre d’animaux requis pour établir l’efficacité des biomolécules dans ce modèle a été calculé par un test de puissance statistique à partir de nos résultats antérieurs. La mise à mort des animaux pour la récupération des yeux et des nerfs optiques étant nécessaire au projet, la réutilisation des animaux n’est pas envisageable. Les deux yeux des souris seront valorisés quand cela sera possible afin de réduire le nombre d’animaux.
Raffinement
Les techniques de chirurgie de l’œil nécessaires à la réalisation du projet ont été acquises auprès d’un laboratoire de référence. La maîtrise des bons gestes chirurgicaux limitera les risques d’altération de la lentille lors des injections intraoculaires et augmentera la probabilité de créer des lésions du nerf optique bien calibrées et donc exploitables. Les animaux recevront des antalgiques avant et après lésion ainsi qu’une anesthésie locale juste avant le pincement du nerf optique. Les gestes chirurgicaux seront réalisés sous anesthésie générale à l’isoflurane. La surveillance des animaux sera quotidienne durant les 3 jours suivant les pincements/injections, puis bihebdomadaire. Les animaux seront mis à mort en cas de dépassement des points limites fixés pour les différentes procédures. Après le réveil des animaux, les animaux sont remis dans leur cage et gardés pour une durée variable dépendante de la procédure (entre 1 heure et 44 jours pour la procédure la plus longue).
Choix des espèces
Nous avons choisi le modèle souris pour sa taille et son anatomie, particulièrement adaptées à la chirurgie ophtalmique. De plus, certains de nos tests seront réalisés avec des souris génétiquement modifiées existantes. Souris adultes âgées de 8 semaines. Les expériences sont réalisées à un stade où les rétines sont matures et dans lesquelles les neurones ont une capacité régénératrice minime afin de reproduire des conditions semblables à celles de la pathologie chez l’homme.
Contrôle de la réparation de l’ADN par l’horloge circadienne dans la rétine
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
192 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger pour 32 d'entre elles et modéré pour 160. Leur rétine est endommagée soit par une exposition à une lumière très intense jusqu'à deux heures, soit par une toxine détruisant les photorécepteurs, puis leur vision est suivie par électrorétinographie sous anesthésie avant la mise à mort pour prélever les yeux. Le porteur indique que ces expositions altèrent la santé de la rétine et que l'examen lui-même peut provoquer inflammation, rougeur et opacité de l'œil. Il développe des organoïdes rétiniens mais affirme qu'il reste "nécessaire" de passer par l'œil entier, les retombées pour les maladies rétiniennes humaines restant conditionnelles.
Objectifs
Les photorécepteurs rétiniens sont des cellules neuronales spécialisées, photosensibles, responsables de la vision. L'exposition excessive à la lumière peut endommager ces cellules (phototoxicité) à cause de l'accumulation de produits toxiques secondaires au traitement de l'information lumineuse ou phototransduction. Ces produits peuvent engendrer des dommages à l'ADN et la mort cellulaire. Un mécanisme fondamental permettant de contrecarrer les effets délétères de la lumière ou de stress chimiques sur les photorécepteurs est la réparation de l'ADN. Parmi les photorécepteurs, les bâtonnets sont les plus susceptibles aux dégâts causés à l'ADN car ils sont sélectivement déficients dans certains mécanismes moléculaires de réparation de l'ADN. Par ailleurs, les bâtonnets sont de loin les photorécepteurs les plus nombreux dans la rétine des rongeurs nocturnes; c'est pourquoi la souris constitue le modèle de choix pour étudier les mécanismes conduisant aux dommages de l'ADN, ainsi qu'à leur réparation, dans les bâtonnets. Nos données, ainsi que celles de la littérature, indiquent que l'horloge circadienne jour un rôle dans la réparation de l'ADN dans la rétine. Par exemple, l'exposition à forte intensité lumineuse induit davantage de dommages lorsqu'elle a lieu de nuit que de jour. De plus, nos données de séquençage ARN montrent que les gènes de réparation de l'ADN sont activés en fin de jour dans les photorécepteurs de souris sauvages. Par contre, cette régulation temporelle est absente chez des souris dont l'horloge circadienne est inactivée. L'objectif de ce projet est d'investiguer la capacité de l'horloge circadienne à mobiliser les mécanismes de réparation de l'ADN, spécifiquement dans les bâtonnets. Dans ce but, nous allons 1, évaluer si l'exposition à une lumière intense pouvant générer la phototoxicité, est capable d'activer le fonctionnement de l'horloge circadienne rétinienne. 2, évaluer les effets "phototoxiques" de l'exposition à la lumière intense chez une souris dont l'horloge est spécifiquement inactivée dans les bâtonnets. 3, de la même façon, léser l'ADN par une méthode chimique afin de comparer la capacité réparatrice chez des souris sauvages et des souris dont l'horloge des bâtonnets a été inactivée. La réalisation de ce projet permettra d'optimiser les traitements de pathologies rétiniennes mettant en jeu des déficiences dans la réparation de l'ADN.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d'établir le lien moléculaire entre horloge circadienne des bâtonnets et réparation de l'ADN, et d'identifier les plages de vulnérabilité maximale à des dommages chimiques ou dus à la lumière. Si un tel lien est établi les résultats obtenus permettront potentiellement d'élargir les thérapies pharmacologiques des dégénérescences rétiniennes aux nombreux composés capables de cibler sélectivement les rouages moléculaires de l'horloge circadienne.
Procédures
Afin d'induire chez les souris des stress toxiques pour l'ADN nous allons utiliser 2 méthodes: 1, l'exposition à une lumière très intense pendant maximum 2h, connue pour endommager durablement la rétine. 2, l'exposition à une toxine capable de détruire sélectivement (en quelques jours) les photorécepteurs . 48h et 10j après ces expositions, la fonction visuelle des animaux sera évaluée par électrorétinographie: il s'agit de la même technique que celle utilisée chez l'humain, mais les animaux doivent être anesthésiés pendant un total d'une heure.
Impact sur les animaux
Les animaux subiront différentes interventions susceptibles de causer des nuisances: 1, exposition à la lumière intense visant à altérer la santé rétinienne. 2, exposition à une toxine capable de faire dégénérer les photorécepteurs et altérant donc la santé de la rétine. 3, enregistrements ERG pour suivre l'évolution de la vision: cette technique d'exploration peut endommager l'oeil (inflammation, rougeur, opacité).
Devenir
Les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure et les yeux seront prélevés pour analyses post mortem.
Remplacement
Le but de ce projet est d'évaluer les effets d'un dommage à l'ADN sur l'horloge circadienne et la réponse cellulaire en termes de réparation de l'ADN. Des modèles de culture cellulaire existent pour faire ce type de tests mais n'ont pas les propriétés d'une rétine comme unité fonctionnelle de la vision. Par ailleurs, ces derniers ne permettent pas pour le moment d'évaluer les effets néfastes sur la fonction visuelle. Bien que nous développions la technique des organoides rétiniens, pour la réalisation de ce projet il est nécessaire dans un premier temps de travailler dans le contexte de l'oeil (l'organisme) entier. La souris est l'espèce la plus adaptée pour l'analyse des bâtonnets rétiniens. Chaque souche de souris génétiquement modifiée est choisie selon sa pertinence pour répondre à la question posée.
Réduction
Le nombre d’animaux a été choisi, dans le respect des règles statistiques en vigueur, sur la base de notre connaissance du modèle souris et des techniques utilisées, ainsi que sur la littérature scientifique, de sorte à générer des résultats fiables et robustes. Une première procédure nous permettra de valider le protocole d'exposition à la lumière intense afin de l'utiliser pour les procédures suivantes. De plus afin de réduire le nombre total d'animaux nous utilisons l'ERG une approche non invasive pour suivre l'évolution de la fonction visuelle dans les jours qui suivent les traitements, sans nécessiter la mise à mort de l'animal.
Raffinement
Des mesures seront mises en oeuvre pour optimiser le bien-être des animaux tout au long des procédures. -maintien des animaux en groupe avec enrichissement (matériel de nidification, bâton à ronger) et isolement uniquement pendant le temps d'exposition à la lumière intense. Pour pallier à l'isolement pendant l'exposition, un enrichissement sera apporté (bâton à ronger). L'ERG, considéré comme procédure non invasive sera réalisé sous anesthésie et analgésie. Durant ces procédures la température de l’animal sera maintenue à l’aide d’un tapis chauffant. Les temps de survie post-traitement sont typiquement courts, de 1 à 10 jours. Les animaux seront suivis tous les 2 jours à l’aide d’une grille de score permettant d’objectiver différents paramètres (apparence, poids, examen clinique, comportement, aspect des yeux) et permettant de définir des points limites au-delà desquels les animaux seront soustraits à la souffrance. L’aspect des yeux – inflammation, irritation, opacité cornéenne ou cataracte, – sera examiné attentivement, et si nécessaire les yeux seront traités par application d’analgésiques. Nos études précédentes en conditions similaires n’ont révélé aucune anomalie.
Choix des espèces
La dégénérescence rétinienne est à la base de nombreuses maladies oculaires humaines qui conduisent à un handicap visuel permanent. Les maladies principales - glaucome, dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA), rétinite pigmentaire - touchent des millions de personnes à travers le monde. Leurs origines sont à la fois génétiques et environnementales, et les souffrances morales occasionnées ainsi que les coûts médicaux générés sont très élevés. Les pathologies rétiniennes touchent les deux types des photorécepteurs, bâtonnets et cônes. Nos données récentes indiquent néanmoins que les bâtonnets, indispensables pour la survie de l'ensemble de la rétine, sont plus vulnérables que les cônes. Dans ce projet nous allons utiliser une exposition à la lumière intense - connue pour provoquer la dégénérescence rétinienne et souvent utilisée pour modéliser la pathologie rétinienne. Chez la souris les bâtonnets consituent 97% des photorécepteurs. De plus les différents variants génétiques requis pour le projet existent chez la souris. Pour l'ensemble de ces raisons, la souris est le modèle le plus adapté pour la réalisation de ce projet. Les animaux utilisés seront de jeunes adultes, âge auquel la plupart des mises au point expérimentales ont été faites.
Caractérisation des conséquences d’une alcoolisation foetale sur la vision de la Souris chez le jeune et à l’âge adulte : implications du récepteur NMDA et du tPA
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
252 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à modérés. Des femelles gestantes reçoivent des injections d'alcool pour reproduire une alcoolisation foetale, puis leurs petits subissent imagerie de l'oeil, test de vision et électrophysiologie à 15 jours et à l'âge adulte. Le porteur décrit des mères qui vacillent sous l'effet de l'alcool et prévoit d'écarter les petits atteints de cataracte ou d'inflammation, rétines et cerveaux étant prélevés après mise à mort. Il présente l'examen de la rétine comme une piste de diagnostic précoce chez l'enfant et affirme qu'aucune méthode non animale ne fournit de telles images.
Objectifs
L’objectif de ce projet est d’évaluer l’intérêt diagnostique de la mise en évidence d'anomalies ophtalmiques dans un contexte d’exposition prénatal à l’alcool (EPA). Dans ce projet nous évaluerons les conséquences d’une EPA sur la vision et la structure de la rétine chez des souriceaux âgés de 15 jours et une fois l’âge adulte atteint. Des expériences menées sur des souris sauvages et transgéniques afin de caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans les effets d'une EPA sur le système visuel et d’envisager des cibles thérapeutiques.
Bénéfices attendus
Cette étude permettra d’envisager à l’avenir une surveillance adaptée des enfants ayant été exposés à l’alcool in utero. Chez l'Homme, une exposition prénatale à l'alcool (EPA) peut se traduire par des anomalies neurodéveloppementales souvent sévères. Le syndrome d’alcoolisation foetale (SAF), qui est la forme la plus sévère d'une exposition prénatale à l'alcool, est détectée dès la naissance du fait d’anomalies morphologiques. Cependant, le diagnostic des formes plus modérées (ou TCAF) est posé plus difficilement et plus tardivement avec des troubles cliniques qui apparaissent progressivement au cours du développement. Chez ces enfants, en plus des anomalies cérébrales déjà mises en évidence dans différentes parties du cerveau, il a été montré qu’une grande majorité des enfants SAF présente également des anomalies oculaires pouvant toucher toutes les parties de l’oeil. En effet, 90% des enfants SAF présentent des anomalies oculaires telles qu’une hypoplasie du nerf optique, une baisse de l’acuité visuelle et des troubles de la vision (comme la myopie ou l’astigmatie). Ces enfants présentent également des vaisseaux rétiniens qui apparaissent tortueux à l’imagerie du fond d’oeil. Aujourd’hui une meilleure caractérisation de ces anomalies ophtalmiques est nécessaire afin d’identifier de nouveaux marqueurs diagnostiques du SAF et du TCAF. Ainsi des techniques d’imagerie non invasives de l’oeil pourraient devenir une aide au diagnostic de ce syndrome.
Procédures
Afin de mimer une alcoolisation foetale, de l’alcool sera administrée par voie sous cutanée à des souris gestantes du 15ème au 20ème jour embryonnaire. Ce protocole d'alcoolisation répétée par injection est décrit dans des cas d’alcoolisation maternelle et est réalisé chez la souris gestante. La vision des souris issues de ces portées sera analysée chez le jeune (souriceaux âgés de 15 jours- âge d’ouverture des yeux chez la souris) et à l’âge adulte (10 semaines- âge ou le système visuel est mature chez la Souris) par 2 techniques d’imagerie in vivo (Micron IV et OCT- 5 minutes par animal), par une étude de comportement (optocinétique-5 à 10 minutes) et par une technique d’électrophysiologie (30 minutes).
Impact sur les animaux
A la suite de l’injection d’alcool chez les mères gestantes, les souris vacillent reflétant l’alcoolémie mesurée après 30 min comme observé chez l’humain après une alcoolisation. Au cours de l’injection, les souris ne montrent pas de signe de souffrance. Chez les petits nés de ces portées, en cas de détection d’une cataracte ou d’inflammation des yeux, les animaux seront sortis des procédures expérimentales.
Devenir
Les femelles gestantes (n=36) ne seront exposées qu’à la première procédure (alcoolisation). Ces femelles ayant été injectées (avec du NaCl ou de l'alcool), elles ne pourront pas etre réutilisées pour une nouvelle procédure. Une fois les petits sevrés, elles seront alors mises à mort. Les souriceaux âgés de 15 jours et les souris âgées de 10 semaines, tous issus de la procédure 1, seront utilisés pour la procédure 2 (n=216). A la fin de cette procédure, ils seront tous (n=216) mis à mort et les rétines et les cerveaux seront utilisés pour des analyses histologiques complémentaires.
Remplacement
La rétine constitue un miroir des atteintes cérébrales induites par une alcoolisation fœtale. La caractérisation de ces anomalies rétiniennes et le développement d’outils pour leur analyse précise constituent une voie innovante pour le diagnostic précoce des troubles causés par l'alcoolisation fœtale. L’imagerie du fond d’œil constitue par elle-même une technique de remplacement vis-à-vis des approches invasives telles que l’histologie et les analyses moléculaires au niveau cérébral qui nécessitent un nombre important d’animaux. En amont des expérimentations sur l’animal proposées dans ce projet des expériences in vitro (à partir de cultures cellulaires de cellules endothéliales) et des études histologiques ex vivo à partir de rétines étalées ont été menées et ont permis de mettre en évidence des anomalies de l’angiogenèse et de la neurogenèse rétinienne induites par une exposition à l’alcool. Ces anomalies ont également été corrélées aux anomalies cérébrales induites par une alcoolisation fœtale. L’objectif est maintenant i) de faire la démonstration de la valeur diagnostique de l’examen rétinien in vivo dans le dépistage précoce des atteintes neurovasculaires cérébrales chez le nouveau-né exposé in utero à l’alcool ii) de mettre en évidence la transposition possible chez l’humain avec le développement d’outils d’analyse permettant l’interprétation des données d’imagerie rétinienne. Aucune technique de remplacement non animale permettant d’obtenir de telles images de fond d’œil et d’explorer les performances du système visuel ne sont disponibles en préclinique.
Réduction
Le nombre d’animaux a été limité au minimum nécessaire pour atteindre l’objectif scientifique de ce projet avec des résultats statistiquement interprétables. Les procédures comportementales et d'imagerie de l'œil envisagées dans ce projet étant non invasives, un même animal peut être soumis à l'ensemble de ces tets, limitant ainsi le nombre d'animaux requis. Le minimum d’individus à inclure a été évalué d’après des résultats d'analyses du réseau vasculaire rétinien réalisées ex vivo sur des images de rétines étalées ; il convient alors d'inclure au moins 9 individus par groupe.
Raffinement
Les animaux seront examinés quotidiennement par les expérimentateurs et/ou le personnel qualifié de l’animalerie et seront hébergés dans les conditions conformes à la réglementation. Un enrichissement sera mis en place (tunnel en carton, demi-sphère de cellulose et lanières de papier kraft). Ils bénéficieront des mesures préventives (prévention du desséchement de l’oeil par l’application d’un gel aqueux ophtalmologique), anesthésiques et analgésiques (si besoin) adaptées à chaque animal et à chaque procédure expérimentale. Une signalétique particulière des animaux en expérimentation est utilisée afin de suivre chaque animal tout au long des différentes procédures. Elle permettra une surveillance adaptée des animaux en fonction des expérimentations pour s’assurer de leur bien-être. Si les points limites suivants sont dépassés : les signes de douleurs extérieurs indexés sur le Grimace Scale Souris, manifestations de signes de détresse ou signe d’infection, les animaux seront mis à mort par inhalation de CO2 dans une nécrobox. Pour les procédures, les animaux seront amenés dans la pièce 1 heure avant le début de l’expérimentation pour leur laisser un temps d’habituation. Les animaux seront maintenus dans un environnement stabilisé (température 21°C, hygrométrie 55%, luminosité 100 lux, durée du cycle de lumière 12h/12h) avec nourriture et boisson à volonté. Les animaux seront conservés dans leur cage de stabulation avec nourriture et boisson à volonté avant et après les procédures. La cage sera conservée à l’écart de la table d’expérimentation afin de minimiser le stress de l’animal. Les procédures seront réalisées dans une pièce isolée et calme. Après anesthésie, les animaux seront placés en chambre de réveil thermostatée à 30°C.
Choix des espèces
La Souris est un modèle de choix pour l’étude de nombreux systèmes complexes communs aux mammifères comme le système nerveux et le système visuel. En effet, le développement et le fonctionnement du système visuel de la Souris est très proche de celui de l’Homme. De plus, l’utilisation des lignées transgéniques Grin-/-/VeCadCre dont le gène codant la sous unité GluN1 du récepteur NMDA a été invalidé au niveau endothélial permettra de caractériser l’implication de ce récepteur dans les effets d’une exposition prénatale à l’alcool sur le fonctionnement du système visuel. L’utilisation des lignées transgéniques KO-tPA, dont le gène code un facteur impliqué dans les effets toxiques de l’alcool sur l’angiogenèse cérébrale, permettra de vérifier l’implication de ce facteur angiogénique. Ces expériences permettront de mieux comprendre la physiopathologie des effets neurodéveloppementaux d’une exposition prénatale à l’alcool. Pour ce projet, afin de mimer une alcoolisation foetale, de l’alcool sera administré par voie sous cutanée à des souris gestantes et les études seront ensuite menées sur les animaux, nés de ces portées, âgés de 15 jours et à l’âge adulte (10 semaines). Nous avons choisi des animaux âgés de 15 jours car cet âge correspond à l’ouverture des yeux chez la Souris permettant ainsi des techniques d'imagerie du fond d'oeil. Chez les animaux adultes, âgés de 10 semaines, le système visuel est mature chez la Souris. Nous pourrons ainsi vérifier si les anomalies observées à l'âge de 15 jours sont toujours observables à l'âge adulte. Les résultats obtenus nous permettront ainsi de caractériser l’impact d’une alcoolisation foetale sur le développement du système visuel et de vérifier si ces effets persistent jusqu’à l’âge adulte.