Organes sensoriels

45 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. On leur induit chirurgicalement une plaie cutanée sur toute l'épaisseur de la peau puis on y greffe ou non un substitut dermique, chaque animal étant maintenu isolé en cage pour éviter l'arrachage des pansements. Le porteur compare la fonctionnalité d'un nouveau substitut dermique à base de collagène à un produit commercial. La mise à mort échelonnée sert à analyser la vascularisation et la régénération du tissu cutané.

Objectifs

L’objectif de ce projet est d’évaluer in vivo chez la souris la fonctionnalité d’un nouveau substitut dermique acellulaire à base de collagène développé selon une nouvelle technique de fabrication brevetée, en comparaison avec un substitut dermique acellulaire commercial également à base de collagène. Les substituts dermiques seront greffés sur des souris possédant un système immunitaire fonctionnel après induction d’une plaie cutanée sur toute l’épaisseur de la peau. Des prélèvements seront effectués à différents temps après réalisation de la greffe de substitut dermique afin d’étudier les interactions se mettant progressivement en place entre les substituts dermiques et l’environnement de l’hôte, plus spécifiquement sa colonisation par les cellules de la souris pour le développement d’un réseau vasculaire et la régénération du tissu cutané à partir donc du tissu environnant de la souris lors des phases précoces de la cicatrisation. Le substitut dermique nouvellement développé devrait en effet permettre d’accélérer la mise en place de ces interactions via une colonisation plus rapide et progressive du substitut dermique et donc d’accélérer le processus de cicatrisation. Un ensemble d'analyses effectuées sur les prélèvements cutanés collectés permettront de caractériser au cours du temps la fonctionnalité du substitut dermique nouvellement développé par rapport à un substitut dermique commercial, et d’appréhender les interactions se mettant progressivement en place au cours du temps entre les substituts dermiques et l’hôte.

Bénéfices attendus

Les substituts dermiques sont des biomatériaux capables de remplacer une partie de la peau et constituent une alternative précieuse pour la gestion des plaies lorsque les thérapies standards sont un échec. Cependant, sélectionner le bon substitut n’est pas une décision thérapeutique aisée. Aujourd'hui, si les greffes autologues (donneur et receveur sont la même personne) sont les greffes de première intention pour la couverture des plaies, elles se heurtent à l’écueil d’une disponibilité limitée de peau, en particulier dans la prise en charge des grandes brûlures et les procédures restent invasives et douloureuses. Des allogreffes (donneur et receveur de même espèce) et des xénogreffes (donneur et receveur d'espèces différentes) peuvent pourvoir au remplacement temporaire de la peau, avant de laisser la place à une autogreffe. Subsiste évidemment les risques de rejet, douleurs et infection, et la formation de cicatrices. Le développement de nouveaux substituts dermiques acellulaires biosynthétiques, ne nécessitant donc pas l’utilisation de cellules humaines ou de prélèvement de peau sur une autre partie du corps, mais permettant d’accélérer le développement d’un réseau vasculaire et la régénération du tissu cutané à partir du tissu périlésionnel de l’hôte constitue une des nouvelles voies envisagée pour traiter les plaies chroniques qui ne cicatrisent pas, les greffes de tissus mous chez les patients présentant des brûlures à épaisseur partielle, des plaies chirurgicales, ulcères du pied diabétique, ulcères veineux… La caractérisation des interactions cellulaires se mettant en place entre le substitut dermique et l’hôte sur l’acceptation du substitut dermique, la colonisation du substitut dermique par les cellules de la souris, la rapidité de revascularisation et de régénération du tissu cutané au cours du temps après réalisation d’une greffe cutanée sont des paramètres importants qui vont permettre de mieux appréhender ces phénomènes précoces lors de greffes de substituts dermiques et de valider ou d’améliorer le process de fabrication du substitut dermique acellulaire nouvellement développé.

Procédures

Les souris seront soumises à une procédure chirurgicale pour l’induction de la plaie cutanée et la réalisation ou non des greffes de substitut dermique, effectuée sous anesthésie générale et sous couverture antalgique. La chirurgie sera réalisée en 20 minutes environ et ne sera effectuée qu’une seule fois. Le maintien des souris greffées ou non en cage individuelle sera nécessaire pour éviter qu’elles ne s’arrachent entre elles les pansements, la compresse et surtout le substitut dermique.

Impact sur les animaux

L’induction de la plaie cutanée suivie ou non de la réalisation de la greffe de substitut dermique peur engendrer une souffrance des animaux. L’hébergement en cage individuelle des souris greffées ou non, nécessaire tout au long de l’étude pour éviter qu’elles ne s’arrachent entre elles le substitut dermique, l’anneau en silicone, les pansements, la compresse et la bande de sparadrap, peut conduire à un stress par la limitation des interactions sociales directes.

Devenir

Procédure expérimentale 1 (seule procédure expérimentale) : les 45 souris seront mises à mort à différents temps après réalisation de la greffe ou non de substitut dermique pour la réalisation d'un ensemble d’analyses permettant de caractériser les interactions cellulaires se mettant progressivement en place entre le substitut dermique et l’environnement de l’hôte (réseau vasculaire et régénération du tissu cutané notamment).

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 caractériser sur un temps prolongé la fonctionnalité de substituts dermiques greffés, processus dépendant de mécanismes complexes (influence du microenvironnement cutané, processus inflammatoire et immunitaire, revascularisation, réépithélialisation…). 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 ce projet mais permettant d’obtenir des résultats prédictifs et représentatifs. Ce nombre a été déterminé sur la base de résultats d’études précédentes obtenus sur ce modèle de greffe cutané. D’autre part, la réalisation de l’ensemble des analyses envisagées sur un même prélèvement cutané permet de limiter le nombre d’échantillons et donc d’animaux nécessaires.

Raffinement

Une attention toute particulière sera portée aux animaux lors de l’induction de la plaie cutanée puis de la réalisation ou non de la greffe cutanée (analgésie pré-opératoire, maintien des conditions d’asepsie, maintien de la température corporelle) ainsi qu’après réalisation ou non de celle-ci (analgésie post-opératoire). Les animaux seront observés quotidiennement tout au long de l’expérimentation et leur poids sera mesuré deux fois par semaine à chaque renouvellement de pansement. Une grille de score et des points limites adaptés à ce modèle d'étude seront suivis avec un arbre décisionnel permettant de mettre fin si nécessaire à toute souffrance des animaux. Des bâtonnets d’ouate seront placés dans chaque cage comme dispositif d’enrichissement pour assurer leur bien-être, et seront remplacés lors de chaque change de litière.

Choix des espèces

La souris est l’espèce animale la plus adaptée pour réaliser ce projet en raison de sa taille et de sa facilité de manipulation permettant d’induire une plaie cutanée représentative des plaies à traiter chez l’Homme. Son utilisation est largement décrite dans la littérature scientifique pour les études sur les greffes cutanées et pour le développement de substituts cutanés. Les animaux seront des souris âgées de 6 semaines à l’arrivée au laboratoire et de 7 semaines pour le démarrage des expérimentations. Cela correspond à l’âge de souris décrit dans la littérature scientifique pour la réalisation d’études sur des greffes cutanées (généralement 6 à 8 semaines).

90 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Un diabète leur est provoqué par injection puis maintenu huit semaines, avec jusqu'à seize séances d'imagerie de l'œil sous anesthésie, pour étudier l'atteinte des nerfs de la cornée. Le porteur indique que les souris présentent une hyperglycémie et une production d'urine excessive durant tout le projet, et qu'elles sont tuées pour prélever leurs cornées, une glycémie dépassant 500 mg/dl entraînant une euthanasie. Il affirme que la complexité de l'innervation cornéenne rend l'animal "indispensable" et qu'il n'existe pas d'alternative in vitro.

Objectifs

Les maladies de la cornée sont la deuxième cause de cécité dans le monde après la cataracte. Leur origine peut être génétique, dégénérative (vieillissement, diabète) et/ou environnementale. Il est donc essentiel de mieux comprendre la physiologie de la cornée pour proposer de nouvelles options thérapeutiques aux patients souffrant de défauts de la cornée. L'atteinte de l'innervation cornéenne se traduit par des symptômes allant d'une diminution de la sensibilité oculaire sans lésion cornéenne au syndrome de l'œil sec en passant par la kératite neurotrophique et la perforation cornéenne. Actuellement, il n'existe aucun traitement disponible en routine pour la gestion de l'innervation cornéenne. Dans ce projet, nous souhaitons étudier comment l’innervation cornéenne est affectée par le diabète de type 1. Grâce à des techniques d’imagerie en temps réel combinés à l’utilisation de souris transgéniques, nous sommes capables de suivre l’innervation de la cornée des souris au cours du temps.

Bénéfices attendus

La bonne compréhension des mécanismes de dégénérescence de l’innervation de la cornée ainsi que les interactions se produisant entre les nerfs et les cellules immunitaires pourront servir de base pour développer et tester des traitements contre la dégénérescence de l’innervation cornéenne chez des patients diabétiques.

Procédures

Nous allons induire un diabète de Type-1 chez des souris (par injection IP d'une molécule ou d'une solution contrôle, injection sur animal vigile, réalisée par du personnel qualifié, le geste est rapide et prends moins d'une minute par animal), et les maintenir pour une durée de 8 semaines. Une partie des animaux recevront également une injection IP de tamoxifène (injection sur animal vigile, réalisée par du personnel qualifié, le geste est rapide et prends moins d'une minute par animal). Tout au long du projet (1 à 2 fois par semaine), nous réaliserons des sessions d'imagerie (maximum 16 session par animal, chaque session durera environ 40min) sur les animaux anesthésiés (anesthésie gazeuse, non invasive) afin d'étudier l'évolution de l'innervation cornéenne au cours de la pathologie. Nous pèserons les animaux une fois par semaine pour surveiller leur poids et nous mesurerons également la glycémie une fois par semaine par prélèvement d'une goutte de sang à l'extrémité de la queue.

Impact sur les animaux

Pour réaliser ce projet, nous allons induire un diabète chez les souris et les maintenir pendant 8 semaines pour étudier la dégénérescence de l’innervation cornéenne. Ces animaux présenteront une activité hyperdurièse et une hyperglycémie tout au long du projet, due à la pathologie. Les injections IP qui seront réalisées sur les animaux peuvent être sources de stress mais le geste est rapide et réalisée par du personnel qualifié afin de limiter le stress des animaux.

Devenir

A l'issue de la dernière session d'imagerie 8 semaines après l'induction de la pathologie, les animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire. Cela se justifie par le fait que les animaux seront diabétiques et ne pourront pas être utilisés par un autre projet. De plus, nous prélèverons les cornées des souris pour réaliser des analyses histologiques.

Remplacement

Du fait de la complexité de la complexité de l’innervation cornéenne et des interactions avec les cellules immunitaires et le tissu épithélial de la cornée, l’utilisation de l’animal nous est indispensable. Il n’y a pas d’alternative par des modèles in vitro.

Réduction

Ce projet impliquera au maximum 90 souris. Le nombre d’animaux utilisés dans ce projet est le minimum requis pour obtenir des résultats statistiquement interprétables et atteindre l’objectif scientifique de ce projet. Un test de puissance a été réalisé pour determiner le nombre minimal d'animaux requis.

Raffinement

Les animaux seront hébergés dans des cages de stabulation standard avec enrichissement (bâtons en bois, coton), avec un cycle jour-nuit de 12h. La température des cages (20-24°C) et l’hygrométrie (45-55%) sont contrôlées, le cycle jour-nuit est de 12h. Les animaux sont examinés quotidiennement par le personnel qualifié de l’animalerie et/ou les expérimentateurs. Pour les sessions d'imagerie, les rongeurs bénéficieront d'une anesthésie gazeuse (isoflurane) complémenté par une anesthésie locale de la cornée (chlorhydrate d'oxybuprocaïne). Des points limites ont été défini du fait de l'induction du diabète de type 1. Nous mesurerons la glycémie des animaux 1 fois par semaine et les pèserons à chaque session d'imagerie, soit 1 à 2 fois par semaine. De plus, à cause de l’activité hyperdurièse des animaux diabétiques, un change des cages plus régulier sera effectué. La glycémie des animaux sera mesurée une fois par semaine, les animaux présentant une glycémie supérieure à 500mg/dl seront euthanasiés.

Choix des espèces

Le modèle animal est requis pour ce projet car seule l'utilisation d'animaux transgéniques permet de visualiser les interactions entre les neurones et les cellules immunitaires. L’innervation de la cornée se développe en post-natal jusqu’au 45ème jour de vie des animaux. Nous utiliserons donc des jeunes adultes à partir de 7 semaines, une fois le développement de l'innervation cornéene finie.

600 souris diabétiques vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une ou deux biopsies de peau sont pratiquées dans leur dos pour créer une plaie, dont la cicatrisation, ralentie par le diabète, sert à évaluer des molécules ou des pansements. Le porteur indique que la plaie peut provoquer douleur, nécrose, contamination bactérienne et suppuration, la douleur étant prise en charge par la buprénorphine, et que les souris sont tuées faute de pouvoir être réutilisées. Il affirme qu'aucun modèle in vitro ne remplace complètement la peau vivante et juge "indispensable" de tester ces molécules chez l'animal diabétique.

Objectifs

Le diabète est une maladie importante chez l’Homme. Cette pathologie est amenée à se développer de plus en plus avec le vieillissement de la population et l’augmentation de l’espérance de vie humaine. Cette pathologie étant correctement traitée actuellement et l’espérance de vie des patients augmentant, les complications du diabète sont nombreuses. Ces complications peuvent toucher la rétine (rétinopathies), les reins (néphropathies) et les nerfs (neuropathies). Dans ce dernier cas, les nerfs de la sensibilité de la peau étant touchés, il peut apparaître des complications de cicatrisation de la peau suite à des blessures bénignes ou non ressenties par les patients. La cicatrisation du tissu cutané est d’autant plus longue que le niveau de diabète du patient est important. Des complications encore plus invalidantes peuvent apparaitre ensuite (ulcères, nécroses pouvant nécessiter des amputations). Il est donc important d’avoir un modèle prédictif des complications de cicatrisation cutanée développé chez l’animal diabétique. Afin d’évaluer l’efficacité de nouvelles molécules thérapeutiques, il est indispensable de tester ces molécules dans ce modèle pour plusieurs raisons : a) Il n’existe pas de modèle in vitro de cicatrisation cutanée en conditions de diabète pouvant remplacer complètement la peau en tant que tissu biologique vivant. Il existe cependant des modèles in vitro de migration cellulaire et sur explants de peau qui permettent d’effectuer un premier criblage d’efficacité de molécules, mais cette efficacité doit ensuite être confirmée chez l’animal diabétique. b) Ces modèles in vitro ne permettent pas de tester des produits thérapeutiques ou des dispositifs médicaux (types pansements, hydrogels, etc...) appliqués directement sur la peau en application externe (topique). c) L’efficacité ne pouvant être testée in vitro, des premières preuves d’efficacité in vivo doivent être apportées avant de passer au stade clinique de développement de ces molécules (tests cliniques chez l’homme).

Bénéfices attendus

Les bénéfices de ce projet, si une molécule se révélait efficace, serait de mettre sur le marché une molécule permettant aux patients diabétiques de cicatriser plus rapidement, et donc éventuellement d'éviter des complications liées à cette présence de plaie.

Procédures

Une biopsie complète de peau ou 2 biopsies seront effectuées au niveau du dos des souris diabètiques (durée de la chirurgie environ 15minutes préparation de l'animal incluse). La cicatrisation de cette lésion sera plus ou moins longue en fonction de l'efficacité des molécules testées mais ces plaies cicatrisent naturellement au bout de 20 jours environ. La plaie est protégée via un pansement hydrofuge afin d'éviter les contaminations par des agents extérieurs.

Impact sur les animaux

L'induction de la plaie pourra provoquer de la douleur chez l'animal mais cette dernière sera pris en charge via une injection de buprénorphine. Il se peut également qu'il y ait des complications suite à l'induction de cette plaie, malgré des précautions en terme de stérilité. Ce projet sera réalisé sur des souris diabétiques db/db, cette pathologie peut entrainer diverses nuisances (nécrose, contaminations par des bactéries exogénes, suppuration), et un temps de cicatrisation plus long que chez des souris normales. Pour pallier à ces éventuelles complications, un soin sera apporté tous les deux jours en vue de désinfecter la plaie et la garder la plus propre possible.

Devenir

Suite à la procédure, tous les animaux seront mis à mort car ils ne pourront pas être réutilisés dans le cadre d'une autre étude.

Remplacement

L'utilisation de ce modèle animal ne sera utilisé qu'en dernier recours après des tests préalables de criblage et d'efficacité in vitro. Il est indispensable de tester ces molécules dans ce modèle pour plusieurs raisons : - Il n’existe pas vraiment de modèle in vitro de dermatite atopique pouvant remplacer complètement la peau en tant que tissu biologique vivant. Il existe cependant des modèles in vitro qui permettent d’effectuer un premier criblage d’efficacité de molécules, mais cette efficacité doit ensuite être confirmée chez l’animal. - Ces modèles in vitro ne permettent pas de tester des produits thérapeutiques ou des dispositifs médicaux destinés à être appliqués sur la peau (voie dermique / topique) - L’efficacité ne pouvant être complètement testée in vitro, des premières preuves d’efficacité in vivo doivent être apportées avant de passer au stade clinique de développement de ces molécules (tests cliniques chez l’homme).

Réduction

La stratégie d’expérimentation sera une expérimentation en mesures répétées par observation répétée avec ou sans procédure d’imagerie. Cette approche expérimentale permet d’appliquer un modèle statistique pour un plan en mesures répétées et permet d’avoir une puissance de test importante car chaque animal est observé à différents temps et devient son propre contrôle (car une observation est réalisée avant d’initier les phases de traitement). Le nombre d’animaux sera de 10 par groupe (groupe d’animaux traités avec excipient de la molécule à tester, la molécule à tester ou le traitement thérapeutique de référence commercialisé type bétamethasone). Ce nombre est le minimum pour avoir une significativité acceptable.

Raffinement

Evaluation des animaux quotidiennement (poids, état d'hydratation, comportement de l'animal, état des lésions induites...) et enrichissement du milieu dans les cages (igloo, bûchettes, cotons pour nidification). Afin de minimiser le potentiel de souffrance et/ou de détresse chez les animaux, des analgésiques seront utilisés, une grille de score ainsi que les points limites établis en concertation avec le Comité de Suivi du Bien Être Animal (SBEA) de notre établissement seront appliqués.

Choix des espèces

Les espèces animales utilisées dans ce projet (souris) sont d’excellents modèles de cicatrisation cutanée de l’Homme. Il existe de nombreuses références bibliographiques scientifiques relatives à l’évaluation de la cicatrisation cutanée dans cette espèce. De plus, ces animaux développent des symptômes de diabète très semblables à ceux observés chez l’humain. De plus, ils présentent certains intérêts pratiques décisifs : faibles coûts, cycles de reproduction courts, croissance rapide, facilité de transport, facilité de manipulation, et une très bonne adaptation aux conditions expérimentales. Les animaux seront utilisés au stade de jeunes adultes (~8-12 semaines) car les animaux à cet age ont un diabète bien établi. Tous les animaux auront le même âge.

40 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Un diabète leur est provoqué par injection de streptozotocine, puis elles subissent des prélèvements de sang hebdomadaires à la queue et des explorations auditives sous anesthésie, par otoémissions acoustiques et potentiels évoqués, pour mesurer l'atteinte de l'audition. Le porteur indique qu'une souris perdant plus de 20 % de son poids ou montrant un mal-être sera tuée, et que toutes seront tuées en fin d'étude pour prélever les os de l'oreille. Il affirme que ces tests fonctionnels sur l'audition ne peuvent se faire que sur l'animal vivant et qu'aucune méthode alternative ne peut remplacer ce protocole.

Objectifs

L’objectif de ce projet est de préciser l’impact du diabète sur la fonction auditive sur un modèle de souris : la souris de souche CBA/J Rj (ayant une fonction auditive stable sur près de 2 ans).

Bénéfices attendus

Le diabète représente aujourd’hui la plus fréquente des maladies chroniques puisqu’elle touche près de 6 % de la population. Le diabète est une maladie métabolique qui se caractérise par un excès du taux de sucre dans le sang (hyperglycémie). Actuellement le patient diagnostiqué et pris en charge dispose de nombreuses propositions thérapeutiques plus souples d’utilisation et l’innovation pharmacologique est au coeur des progrès dans le traitement du diabète. Cependant au fil du temps, un diabète mal surveillé et mal géré peut entrainer des conséquences dont les plus fréquentes et les plus connues sont la cécité et les amputations des extrémités (doigts et orteils) ou des membres. Ces complications semblent être induites par la détérioration et l’obstruction des petits vaisseaux ou la dégénérescence des nerfs. Cette atteinte des nerfs est classiquement appelée neuropathie. Par ailleurs, les données de la littérature concernant la prévalence de la surdité chez les patients diabétiques (de type 1) sont contradictoires. Selon une récente méta-analyses, la prévalence de la surdité serait évaluée entre 5.17% et 48% chez les patients diabétiques de type 1. Une autre étude clinique ne révèle aucune différence significative de la prévalence de la surdité chez les patients diabétiques de type 1 comparativement aux sujets non diabétiques. Les outils d’exploration audiologiques sont-ils assez sensibles pour détecter l’installation d’une atteinte auditive subtile ? De nombreuses études pré-cliniques ont révélé que des pertes massives de cellules ciliées internes, ou de fibres nerveuses pouvaient être sans conséquence sur les seuils liminaires (seuils de détection, déterminés par l’audiométrie). L’atteinte auditive chez les patients diabétiques pourraient donc être sous-estimées car mal évaluée. Il semble donc indispensable de documenter du point de vue fonctionnel et histologique plus précisément sur des modèles murins cette complication « silencieuse » du diabète.

Procédures

- La glycémie sera déterminée par des "prélèvements capillaires" sanguins (gouttes de sang) suite à une légère piqûre au niveau de la queue de l'animal (utilisation de lecteur de glycémie identique au lecteur clinique humaine avec bandelette de prélèvement stérile à usage unique). Cette procédure dure moins de 5 minutes. Cette procédure de détermination de la glycémie est réalisée de façon hebdomadaire. - Injection intrapéritonéale de streptozotocine (1 fois en moins de 2 minutes). Le test pour évaluer si un diabète a été induit par l'apparition d'une neuropathie périphérique, sera effectuée à 3 reprises (pour une reproductiblité) sous anesthésie gazeuse d'isoflurane (induction à 4% et maintien de l'anesthésie à 1,5%). Par l'insertion de deux paires d'électrodes distantes (une stimulatrice et une enregistreuse du signal) au niveau de la queue de l'animal, une réponse éléctrophysiologique du nerf caudal sera mesurée afin de montrer une possible neuropathie périphérique liée à l'induction du diabète. Une asepsie sera pratiquée sur la queue des animaux par une application d'alcool 70°. Les explorations auditives sont effectuées à 3 reprises (pour une reproductiblité) sous anesthésie gazeuse d'isoflurane (induction à 4% et maintien de l'anesthésie à 1,5%) . Les deux méthodes utilisées dans ces explorations fonctionnelles sont : -Les otoémissions acoustiques : lorsqu’une stimulation acoustique calibrée est appliquée dans le conduit auditif externe, il est possible de recueillir en retour une réponse physiologique acoustique issue d’une population particulière de la cochlée : les cellules ciliées externes. Cette technique de réalisation simple et rapide (5min par animal) renseigne sur la fonction cochléaire et sur la physiologie des cellules ciliées externes. -Les potentiels évoqués auditifs précoces : il est possible à l’aide d’électrodes intradermiques (3 électrodes placées : au niveau de la mastoïde (électrode active), du vertex et au niveau dorsal) de recueillir la réponse électrophysiologique de la cochlée et des voies nerveuses auditives périphériques. Ainsi à l’aide de stimulations calibrées adéquates il est possible de déterminer des seuils auditifs (corrélat de l’audiogramme clinique, pour les fréquences de 8, 10, 16, 24 et 32kHz) et de déterminer des latences de conduction des voies nerveuses (temps de réalisation 15-20min par animal).

Impact sur les animaux

Si les animaux sont diabétiques, une altération de leur état de santé général peut être visible (perte de poids supérieur à 20% du poids corporel initial, une attitude inhabituelle traduisant un mal-être (prostration, agressivité, pilo érection,…), l’apparition d’une altération de l’état de santé général (tumeur, excroissance, prolapsus…)).

Devenir

A la fin des explorations fonctionnelles, l’euthanasie de tous les animaux sera réalisée au moyen d’une injection léthale d'euthanasiant chimique en vue de prélèvement des os temporaux pour une étude histologique des cochlées. Les animaux ayant reçu une injection de streptozotocine mais ne développant pas un diabète seront euthanasiés (inhalation gazeuse de CO2). Les animaux présentant une altération de leur état de santé général (perte de poids supérieur à 20% du poids corporel initial, une attitude inhabituelle traduisant un mal-être) seront euthanasiés (inhalation gazeuse de CO2).

Remplacement

Ce projet a pour but d'évaluer l'impact du diabète induit sur l'appareil auditif chez deux souches de souris (étude fonctionnelle et histologique). Le modèle de diabète induit par la STZ fait référence dans la communauté scientifique. Du fait d’une grande similitude de la fonction auditive de la souris avec celle de l’homme, cette espèce a depuis longtemps été retenue dans notre équipe de recherche. Pour mieux caractériser l'impact du diabète sur l'audition d'un point de vue fonctionnel, les tests auditifs doivent être réalisés sur des animaux vivants. Aucune méthode alternative ne permet de remplacer ce protocole : ces études, menées chez l’animal anesthésié, sont nécessaires pour appréhender des mécanismes intégrés et pour évaluer la pertinence de traitements dans de prochains projets.

Réduction

Afin de réduire le nombre d’animaux utilisés au minimum, nous projetons d’employer les mêmes animaux diabétiques (n=20) et témoins (n=10) pour les tests fonctionnels auditifs et pour les analyses histologiques. Cependant, dans un premier temps, nous devons déterminer si une seule injection intra-péritonéale de 150mg/kg de streptozotocine induit un diabète chez la souche de souris CBA/J Rj (10 animaux). Pour cela, la glycémie (prélèvement sanguin caudal -1goutte par dosage – animal vigil légèrement contraint) des animaux traités par STZ sera évaluée quotidiennement sur 6 semaines pour déterminer le statut « diabétique » définitif des animaux (selon la souche). Les animaux seront euthanasiés dès statut «diabétique » confirmé (inhalation de CO2). L’étude statistique sera réalisée à l’aide d’un test de Student en comparant les valeurs obtenues de chaque groupe exposé avec les valeurs du groupe témoin pour chaque test fonctionnel aux différents temps du suivi.

Raffinement

Les animaux seront pesés et observés tous les jours (mobilité dans la cage et/ou immobilité, prostration, prise alimentaire). Le comportement général de l’animal, son apparence, la présence d’eau et de nourriture dans chaque cage seront surveillés quotidiennement (7j/7). Si besoin, les souris diabétiques recevront une injection sous-cutanée (s.c.) d’insuline (dissoute dans du sérum physiologique, 0,6UI/souris) tous les deux jours, afin de leur assurer un statut clinique satisfaisant et de limiter l’inconfort dû au diabète. Les explorations fonctionnelles seront effectuées sous anesthésie gazeuse. L’animal sera euthanasié s’il présente un des symptômes suivants : -une perte de poids supérieure à 20% du poids initial, -une attitude inhabituelle traduisant un mal-être (prostration, agressivité, pilo érection,…), -l’apparition d’une altération de l’état de santé général (tumeur, excroissance, prolapsus…). En référence au document « points limites » (The reporting of clinical signs in laboratory animals), tout comportement de léchage excessif, d’autotomie, de prostration ou de vocalisation conduira à l’euthanasie rapide des animaux par inhalation gazeuse de CO2. Les animaux seront habitués à la zone d’expérimentation et aux expérimentateurs la semaine suivant leurs arrivées avant la réalisation des tests et des injections. C’est une procédure habituelle avant toute expérmentation.

Choix des espèces

La souris de souche CBA/J Rj est connue pour posséder une fonction auditive stable sur près de 2 ans. Les animaux utilisés sont âgés de 6 semaines à l'initiation des expérimentations (réception à l'âge de 5 semaines, 1 semaine d'habituation aux conditions d'hébergement). L'appareil auditif de la souris est mature à l'âge de 30 jours.

360 souris au maximum vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des lignées génétiquement modifiées sont exposées à une chaleur croissante de 33 à 44 °C mimant une canicule et à des mesures cutanées sous anesthésie, pour étudier le rôle du récepteur TRPV3 dans les défauts de thermorégulation au cours du vieillissement. L'exposition à la chaleur est arrêtée si la température rectale monte de 4 °C, et les souris sont tuées par dislocation cervicale pour des prélèvements terminaux. Le porteur qualifie ses techniques d'indolores et annonce, "à terme", des pistes de traitement pour les personnes âgées vulnérables aux vagues de chaleur.

Objectifs

Ce projet est un projet de recherche fondamentale sur la thermorégulation vasculaire de la peau. Avec le réchauffement climatique et le vieillissement de la population, les vagues de chaleur vont avoir un effet critique grandissant sur notre système de santé. En effet, la population âgée est particulièrement vulnérable aux épisodes caniculaires dû à une altération de la thermorégulation conduisant à une incapacité à dissiper la chaleur et pouvant entraîner de graves complications voire un décès. Bien que ces défauts soient rapportés au cours du vieillissement depuis longtemps, les mécanismes qui sous-tendent ces défauts fonctionnels ne sont pas encore connus, ce qui limite fortement les approches thérapeutiques envisageables pour les personnes âgées. Les thermorécepteurs TRPV3 exprimés dans la peau sont mis en jeu dans les processus de sensation de température et dans la thermorégulation vasculaire cutanée. Ce projet vise à caractériser le rôle de TRPV3 et des nerfs sensoriels de l’épiderme (couche superficielle de la peau) dans les mécanismes neurovasculaires cutanés de la thermorégulation au cours du vieillissement, en utilisant des lignées de souris génétiquement modifiées permettant de bloquer la fonction de TRPV3 ou ayant un défaut d’innervation cutanée.

Bénéfices attendus

La compréhension des mécanismes de la thermorégulation au cours du vieillissement permettra, à terme, de proposer des pistes de traitement adaptées aux défauts de thermorégulation qui peuvent affecter la population âgée.

Procédures

Les lignées de souris nécessaires pour ce projet sont déjà disponibles et présentent à l’âge adulte jeune un défaut de réponse vasculaire au chauffage local mais ne présentent pas de trouble susceptible d'affecter leur bien-être dans les conditions d’hébergement standard. Les souris seront anesthésiées (durée environ 45 minutes) afin d’effectuer des mesures non invasives pour caractériser la fonction barrière et leur capacité vasculaire cutanée lors d’une exposition à un chauffage local ou un chauffage global mimant un épisode de canicule. Une exposition à une chaleur croissante (33 à 44°C ; +1°C/minute) sera également envisagée chez des souris vigiles afin de mesurer leur capacité à maintenir leur température interne stable dans ces conditions thermiques mimant une canicule. Les techniques utilisées sont indolores ; elles sont également utilisées chez l’homme. Afin d’étudier le rôle de TRPV3 et des nerfs sensoriels de la peau au cours du vieillissement nous étudierons des souris d’âge différents (jeunes, matures et âgées).

Impact sur les animaux

Toutes les techniques envisagées sont non invasives et utilisées dans les études cliniques. Aucune douleur n’est attendue. Pour les mesures sur souris vigiles, l’utilisation de tubes de contention peut générer un stress qui sera minimisé grâce à une habituation préalable. Pour cela, les souris seront placées dans un tube de contention pendant 10 minutes, deux jours différents dans les 7 jours précédents. Sous anesthésie générale, l’exposition à un chauffage local (augmentation de la température de la peau de 33 à 44°C à +1°C/min) sur 1 des pattes ne représente pas de nuisances particulières d’après notre expérience. L’exposition à un chauffage globale de la souris va déclencher des mécanismes de thermorégulation périphériques et centraux, induire une sudation afin de préserver une température interne le plus stable possible. Notre étude précédente a montré que les souris exposées à un chauffage passif de 33 à 44°C à raison de +1°C/min induisait une augmentation de la température rectale d’environ 3°C (en vigile et sous anesthésie). Afin de limiter les effets indésirables, l’exposition à la chaleur sera immédiatement arrêtée si l’augmentation de la température rectale atteint +4°C (en vigile ou sous anesthésie). Les souris ne présentent pas de phénotype dommageable. Au cours du vieillissement, les souris peuvent perdre du poids et baisser leur température interne. Ces deux paramètres seront suivis au minimum 1 fois par semaine pour les souris âgées de 15 mois et plus.

Devenir

Mise à mort par dislocation cervicale. Cette étude vise à comprendre le rôle de TRPV3 et de l’innervation épidermique dans le défaut de thermorégulation au cours du vieillissement. Pour cela plusieurs prélèvements terminaux doivent être réalisés, en particulier pour analyser l'effet du vieillissement sur la réactivité vasculaire (mesures ex vivo sur vaisseaux isolés) et l'expression de TRPV3 dans la peau.

Remplacement

Ce projet nécessite l'utilisation d'animaux car il est actuellement impossible de reproduire la réactivité vasculaire cutanée en réponse au chauffage qui repose sur une interaction fonctionnelle des systèmes nerveux et vasculaires.

Réduction

Le nombre total de souris prévues pour ce projet est de 360. Ce nombre maximal inclut la possibilité de reproduire les expériences en cas d'imprévu, donc il est très vraisemblable que le nombre réel d'animaux utilisé sera inférieur à ce nombre maximal. Nous prévoyons de valoriser au maximum les animaux utilisés, en constituant des banques de matériel biologique qui pourront être utilisées pour répondre à d'autres questions sur ces mêmes modèles.

Raffinement

Les souris seront suivies avec un soin particulier, elles seront observées 3 fois par semaine au minimum et pesées une fois par mois avant 15 mois puis plus régulièrement pour les animaux vieillissants (pesée hebdomadaire). Les points limites sont clairement définis, afin de détecter précocement tout signe de souffrance.

Choix des espèces

Les modèles murins, bien que présentant certaines limites par rapport à la physiologie humaine, restent largement utilisés pour étudier l’intégrité fonctionnelle de la peau. Cette espèce possède une physiologie vasculaire proche de celle de l'Homme et permet d'étudier la fonction vasculaire par les même approches (laser Doppler, iontophorèse), tout en complétant l'analyse jusqu'aux étages cellulaire et moléculaire. De plus, ce projet inclut des expériences utilisant des modèles animaux modifiés génétiquement disponibles uniquement chez la souris. Nous utiliserons des souris âgées minimum de 10 semaines lorsque leur système sensoriel et vasculaire est développé. Afin d’étudier le rôle de TRPV3 et de l’innervation épidermique au cours du vieillissement, les souris seront utilisées à 3 âges différents (18 mois).

144 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ces souris double knock-out sont suivies de 3 à 10 mois par des tests visuels dont un test optocinétique et un électrorétinogramme sous anesthésie, pour étudier une dégénérescence de la rétine. Le porteur indique qu'il retire délibérément tout enrichissement de la cage pendant les mois d'expérimentation, l'enrichissement modifiant la progression de la maladie. Il affirme que la fonction de la rétine ne peut s'étudier sur des cellules en culture et renvoie la thérapie envisagée à une preuve de concept.

Objectifs

L’objectif du projet est de suivre la progression du déficit de vision des souris avec des gènes doubles knock-out, y compris la fonction des photorécepteurs cône et bâtonnet, l’acuité visuelle, la structure de la rétine, etc. Les deux gènes sont paralogue et les deux knock-out existent pour chaque gène. Le phénotype de chacune de ces souris a été étudié précédemment. Elles présentent toutes deux un déficit de vision important avec une fréquence différente en terme de dégénérescence des cônes. Ceci suggère que les deux gènes ont une fonction distincte dans la protection des cônes. Nous nous attendons à un déficit de vision plus sévère chez les souris dont les deux gènes sont inactives, permettant ainsi d explorer la future stratégie de traitement de type combinatoire.

Bénéfices attendus

L’analyse des phénotypes chez les souris à double gène nous aidera à mieux comprendre l’interaction et leur effets compares à un seul gène. Nous possédons des arguments pour anticiper que l’administration des deux gènes d’intérêt aurait un effet thérapeutique synergétique. A plus long terme l’objectif est de faire la preuve de concept du bénéfice pour la vision d’une thérapie combinant les deux produits du gène comme alternative à la stratégie thérapeutique indépendante de la mutation causale de la rétinopathie pigmentaire.

Procédures

Les différents tests seront réalisés sur les mêmes animaux des quatre génotypes à 3, 6 et 10 mois. Test comportemental optocinétique (OKT, 5 min), fond d’œil grâce à une caméra de fond d'œil numérique (MICRON III, 5 min sous par gaz anesthésie), imagerie de la rétine par tomographie par cohérence optique (OCT, 5 min sous par gaz anesthésie), et électrorétinogramme (ERG, 30 min sous anesthésie par injection intrapéritonéale).

Impact sur les animaux

Nous anticipons des effets indésirables modérés dues aux paramètre suivants : absence d’enrichissement, chambre noir, test de comportement/stress, injection IP/contention/piqûre, anesthésie. Nous prévoyons un stress pour l’hébergement sans enrichissement, chambre noire ou encore comportement ; inflammation locale au site d’injection pour les IP ou encore risque anesthésique pour les actes sous anesthésie générale. Chambre noir est requis pour la mesure d’ERG scotopique. Pour l’absence d’enrichissement, tout est mis à contribution pour pouvoir reproduire le déficit visuel des souris contrôles précédemment étudiées en l’absence d’enrichissement La littérature montre que l'enrichissement affecte la progression de la dégénérescence de la rétine chez les souris rd10. Quinze jours précédant la première expérience, nous acclimatons les animaux en enlevant l'enrichissement. Nous supprimerons donc l'enrichissement uniquement durant la période d'expérimentation, commençant du 3eme mois au 10eme mois.

Devenir

Les souris seront testées à 3, 6 et 10 mois. La durée est fixée à 10 mois par des expériences publiées précédemment, mais la mesure des paramètres à 6 mois pourrait nous amener à repousser ce durée à 12 mois, ou même plus. Après la dernière mesure, les souris seront euthanasiées par une méthode réglementaire. Les rétines des deux yeux de ces souris seront prélevées pour mesurer la densité des cônes.

Remplacement

L’étude de la fonctionnalité de la rétine d’un modèle murin au cours du vieillissement ne peut être réalisée sur des modèles de cellules en culture. Les photorécepteurs des organoïdes rétiniens obtenus par reprogrammation de cellules souches n’ont aucune fonction électrophysiologiques.

Réduction

Pour appréhender une aggravation statistiquement significative du phénotype visuel des souris analysées, il faut nécessairement répéter les mesures sur ces dernières car un design expérimental adéquat est requis. Il est aussi nécessaire de valider le déficit visuel pour ces dernières souris en le rapportant à la vision de la souris contrôle. Les quatre groupes sont donc requis scientifiquement. Le nombre de souris par groupe (n = 12), soit au total 48 souris, avec trois répétitions de cette expérience soit n=144. Ce nombre est estimé d’après des travaux antérieurs et par l’estimation du pouvoir statistique à atteindre pour obtenir une différence statistiquement et biologiquement significative. L’information extraite de chaque animal est poussée à son maximum en analysant les deux yeux de chaque souris. Chacun des quatre groupes de souris sera analysé à 3, 6 en 10 mois pour la fonction et la survie des bâtonnets et l’acuité visuelle des cônes leur fonction

Raffinement

De façon générale, les animaux seront observés quotidiennement par le personnel qualifié de l’animalerie et/ou l’expérimentateur. Nous les considérons comme en bonne santé si leur pelage est brillant et que leur comportement est normal. S'il y a des signes de malaise, comme un comportement anormal, une perte de poids, une déshydratation, une prostration, un prolapsus rectal, etc. L'expérience sera arrêtée et le personnel qualifié de l'animalerie estimera le niveau de malaise, puis décidera d'observer, de traiter ou de les euthanasier. Toutes les expériences de chaque étape sont non invasives et l'analgésie et l'anesthésie seront utilisées pour réduire la douleur, le stress et l'inconfort des animaux. Si les risques d'anesthésie sont observés, tels que la dépression respiratoire, l’accident vasculaire cérébral, etc., l'animal sera alors, retiré du groupe et euthanasié. Les tests de comportement sont réalisés par une même personne permettant ainsi de réduire le stress des animaux et d’éviter des variations intra-individuelles.

Choix des espèces

Le phénotype visuel des souris avec inactivation d’un seul des deux gènes a été étudié précédemment. La souris est aussi une modèle pertinent d’étude des dégénérescences rétiniennes héréditaires. Les quatre cohortes seront suivies entre 3 et 10 mois, soit durant la période de perte de vision dans nos études publiées. Ces animaux seront placés dans une pièce dont l’intensité de la lumière et le cycle jour/nuit est contrôlé dès leur sevrage.

180 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des souriceaux âgés de 2 à 30 jours subissent une chirurgie d'injection intra-cochléaire de vecteurs, sont séparés de leur mère le temps de l'intervention, puis tués par dislocation cervicale quinze jours plus tard pour étudier leur cochlée. Le porteur indique qu'aucun modèle in vitro d'oreille interne ne permet de tester la diffusion des vecteurs dans le temps. Une éventuelle application aux surdités humaines est renvoyée à une dizaine d'années, après des tests sur des porcs.

Objectifs

Notre projet a pour objectif de corriger certaines surdités d’origine génétique, grâce au développement de nouveaux transporteurs (vecteurs) non viraux permettant d’acheminer l’information génétique corrigée aux cellules de l’organe de l’audition, la cochlée, afin de restaurer les capacités auditives. Ces tests seront réalisés sur des souris C57/Bl6, dont l'oreille interne est bien caractérisée et proche de celle de l’homme. Objectif : Optimiser les conditions d’utilisation (efficacité, localisation) de vecteurs non viraux au sein de la cochlée.

Bénéfices attendus

Le développement de vecteurs non viraux efficaces au niveau de l’oreille interne pourrait permettre leur utilisation pour corriger les surdités congénitales humaines. Celles-ci sont actuellement traités par appareillage auditif ou implantation cochléaire en fonction de l’intensité de la perte auditive. Bien que ces traitements soient dans la majorité des cas efficaces, les résultats sont imparfaits dans certaines conditions, notamment pour la compréhension de la parole en milieu bruyant. Le développement d’alternatives permettrait d’optimiser la correction apportée, et améliorer la qualité de vie des individus ayant une surdité congénitale. Le temps estimé du projet est de 2 ans. En fonction des résultats, notamment de l’efficacité et de la localisation, nous pourrons cibler au mieux certaines anomalies génétiques provoquant une surdité. Nous testerons l’efficacité de la thérapie génique sur des modèles murins, pour une durée estimée de 4 ans, car nécessitant un suivi plus prolongé. Si l’efficacité est confirmée, des tests sur modèles porcins seront nécessaires avant une potentielle utilisation chez l’homme, dans une dizaine d’années.

Procédures

180 souris auront une injection intra cochléaire (chirurgie d'une durée de 5 à 8 minutes sous anesthésie générale) à 2 ou 15 ou 21 ou 30 jours après la naissance et seront mises à mort 15 jours après l'injection.

Impact sur les animaux

Les procédures d’injection intra cochléaire peuvent être source d’inconfort pour les animaux (douleur, risque d’infection), pendant environ une semaine. Les pesées réalisées quotidiennement après injection seront source de stress, les 3 premiers jours, puis tous les 3 à 4 jours, soit 5 à 6 pesées par animal. Les souris à un âge précoce seront séparés de leur mère pendant une dizaine de minutes le temps de l'injection.

Devenir

Les animaux seront mis à mort par dislocation des vertèbres cervicales, pour étude des cochlées.

Remplacement

La conformation 3D des explants utilisés in vitro est incomplète, et ne permet pas de refléter la diffusion in vivo. De plus, ces explants ont une durée de vie limitée de 3 à 5 jours. Il n’existe pas actuellement de modèle d’oreille interne utilisable in vitro permettant de tester la transfection au cours du temps, et dans les mêmes conditions 3D qu’in vivo, et il n’existe pas non plus de lignées de cellules ciliées de cochlées , ou de culture primaire de cellules ciliées à partir de prélèvement, qui permettraient de cibler spécifiquement les cellules d’intérêt. Le remplacement est donc impossible.

Réduction

Des explants d’oreille interne ont été utilisés in vitro permettant de sélectionner les 2 vecteurs les plus efficaces, à partir de prélèvements réalisés sur animaux mis à mort hors champ réglementaire et autorisés par la structure bien-être de l'établissement. Après utilisation de 36 animaux, si l'analyse statistique intermédiaire (Test de Mann-Whitney) montre des résultats significatifs, le projet sera poursuivi sur 144 animaux.

Raffinement

En complément de l'anesthésie générale, des anesthésiques locaux seront utilisés pour gérer la douleur post-opératoire générée par l’injection de vecteurs et l’incision réalisée au niveau de l’oreille interne. Concernant le suivi journalier des animaux, des grilles de soin adaptées à notre procédure ont été établies afin d’identifier pour chaque animal les points limites et points limites terminaux permettant de prendre en charge immédiatement les signes de stress, d’angoisse ou de douleur.

Choix des espèces

L'utilisation de souris pour étudier de nouveaux transporteurs (vecteurs) au sein de l’oreille interne est pertinente car : -L’oreille interne de souris est morphologiquement proche de celle de l’homme -Nous maîtrisons la technique chirurgicale nécessaire à la mise en place de ce modèle, qui ne provoque pas de baisse d'audition. Les injections seront réalisées 2 ou 3 jours après la naissance, équivalent du stade embryonnaire chez l’homme, en termes de développement de l’oreille interne. Les souris étant sourdes à cet âge, à 15 jours de vie, au début du développement de l’oreille interne, à 21 jours de vie en cours de développement de l’oreille interne et à 30 jours de vie à la fin du développement de l’oreille interne. Différentes études ont montré des différences en termes de répartition des transporteurs (vecteurs) en fonction de l’âge des souris.