Recherche appliquée

123 cobayes vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, la plupart tués à l'issue, 29 d'entre eux devant être réutilisés dans un autre modèle d'otite parce que leurs deux tympans se sont refermés spontanément avant le traitement. Chacun subit une perforation des tympans sous anesthésie générale, une trentaine une seconde intervention, puis onze semaines d'examens otoscopiques hebdomadaires, trois mesures d'audition et deux à trois prélèvements de microbiote, chaque fois sous anesthésie. L'objectif est de tester des gels et des patchs chargés de probiotiques pour refermer un tympan perforé sans chirurgie, une approche destinée en priorité aux enfants des pays mal équipés. Le porteur qualifie ces méthodes de moins invasives et moins douloureuses actuellement disponibles, et conclut que le recours à l'animal est "incontournable".

Objectifs

L'otite moyenne chronique est la maladie infantile la plus fréquente dans le monde. Elle se caractérise par des écoulements auriculaires dus à une perforation persistante du tympan. Cette membrane sépare l'oreille moyenne de l'oreille externe. Sa fonction principale est la transmission des sons. L'otite moyenne chronique est une cause fréquente de perte auditive, voire de décès dûs à des complications intracrâniennes, notamment dans les pays en développement. L'administration d'antibiotiques à large spectre induit des effets secondaires et est en partie responsable de l'augmentation de la résistance aux antibiotiques. Si la perforation ne se répare pas d'elle-même, une intervention chirurgicale (sous anesthésie générale) est nécessaire mais son accès peut être compliqué dans les pays en développement qui ne sont pas bien équipés (par exemple, absence de loupe binoculaire pour la chirurgie). Ce projet propose une nouvelle approche de soins combinant une procédure simple de réparation du tympan et une alternative aux antibiotiques. Des biomatériaux actifs de type gel ou patch avec des propriétés mucoadhésives et cicatrisantes faciles à administrer et contenant des probiotiques seront introduits dans l’oreille pour fermer la perforation du tympan et ainsi faciliter sa cicatrisation tout en restaurant le microbiote local. Nous faisons l'hypothèse qu'une telle stratégie sans chirurgie associée à des probiotiques pourrait être une approche pertinente pour traiter l’otite moyenne chronique chez l'enfant et prévenir les récidives d'otites. Cette étude a pour objectif de tester différentes stratégies de réparation tympanique (gel ou patch ou patch+gel, avec ou sans probiotiques) sur un modèle animal afin de trouver la solution la plus adaptée et efficace possible.

Bénéfices attendus

Les traitements actuels de l’otite moyenne chronique chez l'enfant sont confrontés à plusieurs limitations : résistance croissante aux antibiotiques, accès à des chirurgiens et des centres médicaux experts, procédures coûteuses et longues, risque de complications anesthésiques, inégalité d'accès aux traitements dans les friches médicales et les pays en développement. Compte tenu de la forte prévalence de cette pathologie chez les enfants et de son impact négatif sur la qualité de vie et le développement de ces jeunes patients, il est crucial d'ouvrir de nouvelles approches thérapeutiques. Ce projet vise à développer un dispositif biomédical pour régénérer le tympan perforé en utilisant des gels et des patchs aux propriétés mucoadhésives et cicatrisantes associés à des probiotiques. Ce projet est particulièrement novateur car il va au-delà de l'état actuel de l'art. À notre connaissance, il n'existe pas de système permettant simultanément l'administration de probiotiques dans l'oreille moyenne et la réparation du tympan. En cas de succès, ce projet serait poursuivi par des études cliniques en collaboration avec des hôpitaux pédiatriques. L'approche probiotique locale pourrait également être proposée en cas de perforation recente dans les pays en développement.

Procédures

Les cobayes seront soumis à différents gestes techniques : une chirurgie sans incision sous anesthésie générale d’une durée de 10 minutes et pour une trentaine de cobayes une deuxième chirurgie sans incision de courte durée (10 minutes) après récupération complète de la première chirurgie ; une mesure de l’audition sous anesthésie générale d’une durée de 10 minutes, répétées 3 fois sur 11 semaines (procédure non douloureuse) ; des prélèvements du microbiote du conduit auditif et de l’oreille moyenne sous anesthésie générale, répétés deux à trois fois, d’une durée de quelques secondes (procédure non douloureuse) ; une administration des traitements sous anesthésie générale, par voie locale, d’une durée de 5 minutes ; un examen otoscopique du tympan une fois par semaine sous anesthésie générale d’une durée de 5 minutes pendant 11 semaines (procédure non douloureuse).

Impact sur les animaux

Les méthodes sélectionnées pour cette étude sont les moins invasives et les moins douloureuses actuellement. La perforation du tympan peut entrainer une douleur faible à modérée qui sera traitée par des antalgiques. Elle peut aussi induire une perte auditive légère. Dans des cas exceptionnels, un écoulement purulent de l’oreille qui marque une infection peut apparaitre.

Devenir

Tous les cobayes inclus dans les groupes expérimentaux au moment du traitement seront mis à mort à l’issue de chaque procédure. Des analyses histologiques sur les organes d’intérêt seront réalisées. Les animaux dont les 2 tympans se sont refermés spontanément avant l’application du traitement seront réutilisés dans une procédure modérée dans un autre modèle d’otite. Cela concernera 29 cobayes. La décision sera prise par notre vétérinaire référent.

Remplacement

L’oreille est un organe complexe et il n'existe pas, à ce jour, de modèle cellulaire permettant de reproduire le tympan qui est une membrane séparant deux compartiments aériens. Le seul moyen permettant d’étudier des traitements pour soigner l’otite moyenne chronique impliquant la cicatrisation du tympan perforé reste l’utilisation d’un modèle animal vivant. Le maintien d’une bonne audition est aussi un paramètre primordial et seul l’animal nous permet de mesurer et d’évaluer la fonction auditive. Ainsi, le recours à l’animal est incontournable pour évaluer des traitements innovants sur la capacité régénérative du tympan et la fonction auditive.

Réduction

Dans chaque groupe, le nombre d’animaux a été fixé afin de s’affranchir des variations individuelles et garantir la validité statistique de l’étude. La mise au point permettra de valider le modèle de perforation chronique de la membrane tympanique et nécessitera au maximum 25 animaux. Le tympan est une membrane avec des fortes capacités de régénération et un modèle chronique de perforation (> 8 semaines) est difficile à obtenir. Dans la littérature, le pourcentage de succès varie de 0 à 84% selon les études Le dimensionnement des groupes expérimentaux a été réalisé à l’aide d’un logiciel de statistique qui a permis de déterminer le nombre juste et minimal d’animaux qui garantira la validité statistique de l’étude. Une étude pilote avec un nombre limité d’animaux permettra la mise au point du modèle avant de tester les différents traitements. Un plan d’expérience rigoureux a été pensé afin d’optimiser les groupes expérimentaux et réduire le nombre d’animaux. Si les traitements ne présentaient pas l’efficacité escomptée, la procédure serait arrêtée. Certains cobayes dont les tympans se seront refermés spontanément et qui par conséquent ne seront pas inclus dans les groupes expérimentaux seront réutilisés dans une autre procédure.

Raffinement

La semaine précédant l’expérimentation, les cobayes seront manipulés afin de les habituer au contact de l’expérimentateur et ainsi minimiser le stress le jour de la procédure expérimentale. Les méthodes sélectionnées pour cette étude sont les moins invasives et les moins douloureuses actuellement. Chaque geste chirurgical sera court et réalisé sous anesthésie générale par un chirurgien ORL expert. D’après notre expérience, l'altération potentielle de la fonction auditive n'entraine pas de trouble du comportement ni d'agressivité chez le cobaye. Les points limites seront déterminés, à partir d’une grille d’évaluation de l’état général de l’animal, pour détecter une éventuelle souffrance, détresse ou inconfort et seront strictement appliqués. Des mesures de gestion de la douleur seront mises en place en fonction du score avec un protocole antalgique adapté. Les cobayes seront hébergés en groupe dans un environnement enrichi afin de favoriser des comportements naturels.

Choix des espèces

L’espèce animale choisie est le cobaye. C’est une espèce très utilisée dans la littérature en recherche ORL. L’anatomie du tympan est similaire à celle de l’homme et la surface du tympan est adaptée à la réalisation des gestes techniques. Son conduit auditif court permet un accès facile et une bonne visualisation du tympan. Des cobayes adultes, avec un poids entre 300 et 350 grammes seront utilisés. La taille du tympan chez le cobaye adulte est plus adaptée pour ce travail.

Sélectionnées dans le troupeau de l'établissement, primipares et n'ayant jamais subi de prélèvement, 12 vaches Prim'Holstein vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, puis réintégreront le troupeau. Six sont entraînées au clicker pendant trois mois à coopérer, six servent de témoins sans entraînement. Toutes subissent l'introduction d'un tube par la bouche jusqu'au rumen pour en prélever du jus, six fois réparties sur trois jours, plus jusqu'à seize prises de sang lors de contentions de vingt minutes, la tête immobilisée par un lève-tête. Ce tubage est présenté comme l'alternative aux vaches fistulées, et le porteur s'attend à ce qu'il déclenche une réaction intense de stress, d'agitation et de défense.

Objectifs

Le recours à des bovins fistulés au niveau du rumen permet de réaliser des prélèvements de contenu ruminaux d’intérêt pour la recherche. L’utilisation des vaches fistulées est aujourd’hui remise en cause et des alternatives doivent être recherchées. Parmi elles, le prélèvement par tubages gastro-oesophagien (PGO) a été identifié comme une alternative satisfaisante concernant la qualité des échantillons prélevés en vue de réaliser des expérimentations in vitro nécessitant l’utilisation de jus de rumen pour étudier par exemple les gaz à effet de serre ou le microbiote. Toutefois, nous ne savons pas quelles sont les émotions que peut ressentir un bovin lors de ce type de prélèvement qui nécessite l’introduction temporaire (2 minutes), par la bouche, d’un tube, jusqu’au rumen pour prélever 1 ou 2L de jus de rumen (sur un volume total de 100-150L environ). L’entraînement des animaux s’est développé dans le cadre des soins vétérinaires, au sein des parcs animaliers, chez les animaux de compagnie, et plus récemment chez les chevaux ou chez les génisses. Lors de l’entraînement, l’animal apprend à coopérer pour la réalisation de gestes. Cette démarche n’est, à ce jour, pas utilisée chez les bovins. Or, l’entraînement pourrait aussi – à l’instar des autres espèces - être utilisé pour réduire ou limiter les émotions négatives des bovins associées au prélèvement, qui est un évènement courant dans les troupeaux bovins en ferme. Le présent projet vise à étudier : 1) la capacité des bovins à apprendre à coopérer avec les humains pour un prélèvement gastro-oesophagien, via un entraînement basé sur le renforcement positif 2) leur capacité de mémorisation de cet entrainement ; 3) évaluer les réponses comportementales des animaux en lien avec leurs émotions pendant les phases d’apprentissage. Lors de la mise en oeuvre du projet, les 3 entraineurs/préleveurs seront des personnes formées, et qui pratiquent depuis plusieurs années l'entrainement aux soins des bovins et équidés.

Bénéfices attendus

Les résultats issus de ce projet permettront d’améliorer les connaissances concernant les capacités cognitives des bovins, et leur utilisation pour le raffinement des prélèvements en expérimentation animale. Ce projet permettra ainsi de savoir s’il est possible, pour les expérimentateurs (animaliers, techniciens, chercheurs), de développer et mettre en place un programme d’entraînement en amont des expérimentations pour faciliter les prélèvements tout au long de la vie de l’animal. Cela permettra d’adapter, dans de futurs projets, l’approche globale des animaux afin de raffiner le prélèvements et les expériences nécessitant de collecter du contenu ruminal.

Procédures

Durant la période d’entrainement (3 mois environ), l’objectif est que les vaches coopèrent pour trois prélèvements par tubage par vache sur une journée. Pendant cette période, quatre prises de sang par vache seront réalisées au total. A chaque fois, les prises de sang (quelques secondes) seront réalisées lors d’une contention de 20 minutes. Durant les 3 jours de prélèvement gastro-oesophagien (post-entrainement), les vaches subiront selon la même méthode : 6 prélèvements (100mL) par tubage gastro-oesophagien et 12 prises de sang au total sur 3 jours répartis sur 3 semaines.

Impact sur les animaux

Nous pouvons nous attendre à ce que le prélèvement par tubage gastro-oesophagien déclenche une réaction intense (stress, agitation, comportement de défense) mais de courte durée. Les animaux sont habitués à la contention et aucune réaction particulière n’est attendue. Les prises de sang induisent une nuisance légère de très courte durée.

Devenir

Tous les animaux seront gardés en vie et réintégreront le troupeau à la fin des procédures.

Remplacement

Il n’est pas possible de remplacer l’espèce car cette étude de comportement et de bien-être animal sera effectuée sur l’espèce cible (bovin).

Réduction

Afin de répondre aux objectifs du projet, 12 vaches (6 par lot) seront mobilisées selon un schéma randomisé et longitudinal. Pour la période ‘entraînement, les capacités d’apprentissage des vaches du lot 1 (n=6) seront décrites. Pour la période ‘prélèvement’, les réponses de vaches répartis en deux traitements seront comparées : – Lot 1 (n=6) : vaches entraînées. Ces vaches auront été entraînées à coopérer pour le prélèvement gastro-oesophagien via un entraînement basé sur le renforcement positif (clicker training) – Lot 2 (n = 6) : vaches témoin. Ces vaches ne seront pas entraînées, mais seront soumises à une fréquence de présence humaine en quantité équivalente au lot 1. Des études antérieures sur génisses utilisant le clicker-training et sur un effectif similaire ont montré des résultats très encourageants. de plus, l’entraînement étant une phase particulièrement chronophage, la taille des groupes a été définie par rapport aux possibilités d’entraînement sur la ferme expérimentale

Raffinement

Les animaux seront logés en stabulation libre respectant leur bien-être : ils seront maintenus en groupe social stable, auront accès à des zones de couchage avec matelas, d’alimentation et d’abreuvement conformes aux besoins de leur espèce, ainsi qu’à des brosses. A la fin de l’étude, ces bovins rejoindront leur troupeau d’origine. Pour tous les prélèvements, les vaches seront placées (contenues) au cornadis ; nous immobiliserons la tête des vaches à l’aide d’un dispositif de lève-tête, placé devant le cornadis. Les manipulateurs qui réaliseront les prélèvements gastro-oesophagien et les prises de sang ont tous été formés par un vétérinaire maîtrisant le geste.

Choix des espèces

Il n'existe à ce jour aucun moyen alternatif d'obtenir les données attendues dans ce projet sans avoir recours à l'expérimentation in vivo sur vache laitière. Il s’agit de vaches laitières de race Prim’Holstein (race la plus fréquente en France). Les vaches seront des vaches primipares n’ayant jamais été soumises à une quelconque procédure et notamment à aucun PGO. Elles seront sélectionnées parmi le troupeau de l’établissement utilisateur.

Un point limite doit permettre de retirer de l'étude tout animal présentant un effet secondaire sévère. 161 rats, 120 lapins et 50 porcs vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, la plupart tués pour prélever les sites d'injection, dix porcs étant gardés vivants en fin d'étude pour être réutilisés. Les dispositifs médicaux injectables leur sont implantés sous la peau ou dans le derme sous anesthésie générale, suivis de prises de sang hebdomadaires puis mensuelles et, chez les porcs, de vingt biopsies cutanées au maximum par animal. Le porteur écrit que le recours aux animaux est rendu obligatoire par le règlement européen 2017/745 et la norme ISO 10993 pour obtenir le marquage CE, et cette modification du projet augmente le nombre de lapins parce que plus de formulations qu'annoncé seront mises au point.

Objectifs

Le projet a pour objectifs d'obtenir des informations relatives à la tolérance locale de dispositifs médicaux injectables résorbables (DM classe III) et de répondre aux exigences quant à la constitution des dossiers réglementaires en vue de leur mise sur le marché. Les exigences relatives à la caractérisation de ces DM sont de plus en plus élevées, afin de garantir la sécurité des patients à court et long terme. La réalisation d'études de tolérance locale sur des modèles animaux appropriés, permettant de détecter au mieux l'apparition d'effets secondaires, est essentielle dans étapes de développement des dispositifs médicaux injectables. Toutes les études réalisées, même très en amont dans le processus de développement, sont susceptibles d'être utilisées dans les dossiers réglementaires, pour la partie "conception". Les études de tolérance sont généralement couplées à des observations d'efficacité des produits évalués (versus des produits de référence), et à la caractérisation de leur comportement dans l'organisme (modification des propriétés physiques du produit, dégradation, intégration dans les tissus...): ainsi une seule étude permet l'obtention de nombreuses informations pertinentes. MODIFICATION : Augmentation du nombre total de Lapin prévu dans la demande d'autorisation de projet, dans la même période d'autorisation. Sur la période d'autorisation, nous développerons plus de dispositifs médicaux biocompatibles innovants qu'il était prévu initialement, dont il est nécessaire d'évaluer la tolérance pour chaque nouvelle formulation. Leur tolérance est mesurée conformément à des protocoles expérimentaux standard et récurrent néccessitant un nombre d'observation minimum par formulation. Ajout également d'un nouveau fournisseur d'animaux.

Bénéfices attendus

Les projet permettra d'obtenir des données fiables concernant la tolérance, l'intégration et la dégradation des dispositifs médicaux injectables. Il permettra également de répondre aux exigences réglementaires concernant la constitution des dossiers en vue d'une mise sur le marché. Ceci afin d'assurer la sécurité des patients recevant ces produits ainsi d'assurer la sécurité des patients recevant les produits.

Procédures

Les animaux auront des injections sous anesthésie génér le à J0, pour une durée totale de 5 à 15 minutes/animal. D'autres actes sont envisagés mais non systématiques: Prises de sang: rats sous anesthésie générale 1/semaine maxi pendant 1 mois, puis 1/mois maxi, 30 seconde par acte. Lapins vigiles avec anesthésie locale: 1 fois par semaine maximum pendant 1 mois, puis 1 fois par mois maximum, 1 minute maximum par acte. Porcs: sous anesthésie générale 1/semaine maxi pendant 1 mois, puis 2 fois par mois maximum. Biopsies cutanées chez le Porc: sous anesthésie générale (injection intramusculaire, 30 secondes), maximum 20 biopsies réparties sur la durée de l'étude, durée 15 minutes environ par biopsie.

Impact sur les animaux

Les produits développés sont constitués de produits biocompatibles en solution aqueuse plus ou moins visqueuse. Il s'agit de composants très bien documentés pour une utilisation chez l'Homme. Ils sont par ailleurs évalués en premier lieu in vitro: les effets néfastes attendus chez l'animal après implantation sont donc mineurs, et constitués majoritairement d'inflammation locale légère à modérée. Dans de rares cas, les implantations intradermiques chez le Lapin peuvent générer des réaction un peu plus fortes, mais restant localisées au niveau du site d'injection.

Devenir

Dans la majorité des cas, les animaux devront être euthanasiés, afin de prélever les sites d'injection à des fins d'analyse. Cependant, chez les porcs, lors d'injections intradermiques, il sera parfois possible de réaliser les prélèvements par biopsie avec un biopsy punch (sous anesthésie générale) et de conserver les animaux en fin d'étude en vue d'une réutilisation.

Remplacement

Les produits étudiés sont d'abord évalués de façon approfondie grâce à des expériences in vitro: culture cellulaire, modèles de peau artificielle, organe isolé. Les essais de tolérance/biocompatibilité in vivo sont indispensables en complément des tests in vitro, lors de la mise au point d'un dispositif médical. En effet, seule l'implantation dans un organisme complet et vivant permettra d'évaluer d'éventuelles réponses immunitaires/inflammatoires ainsi que l'intégration des produits dans les tissus environnants. Par ailleurs, le recours aux animaux est rendu obligatoire par le règlement Européen (UE) 2017/745 tout en suivant la norme ISO 10993, pour l'élaboration des dossiers pour l'obtention d'un marquage CE (équivalent de l'AMM mais pour les dispositifs médicaux) et également demandé pour les dossiers équivalents dans les pays tiers.

Réduction

Le nombre d'animaux à utiliser dans les études réglementaires est imposé par la norme ISO 10993, les préconisations sont donc suivies, sans augmenter inutilement le nombre d'animaux et sans répéter les protocoles. Dans le cas d'études non réglementaires, on veille à n'utiliser que les animaux strictement nécessaires pour l'obtention des résultats voulus, généralement un nombre très inférieur aux exigences réglementaires. La possibilité d'injecter plusieurs produits en différents sites chez un même animal, permet également de réduire le nombre d'animaux utilisés.

Raffinement

Une période d'acclimatation systématique est respectée (durée selon l'espèce animale, mais toujours minimum 1 semaine). Les animaux sont hébergés en groupe et ont accès à un enrichissement spécifique à leur espèce (matériel de nidification pour les rats, blocs/objets à mâcher pour tous les animaux, jouets…). Des points limites, suffisamment prédictifs, permettent de sortir un animal de l’étude en cas d'effet secondaire sévère, ou de mettre en place des traitements pour des réactions locales (application de cicatrisant, administration d'antidouleur) afin que l'animal soit impacté le moins possible. Toues les manipulations des animaux seront réalisées dans un contexte de renforcement positif, basé sur des interactions amicales avec les personnels en charge des soins, afin de permettre des manipulations sans stress et avec un minimum de contraintes. Les actes trop stressants ou douloureux sont effectués sous anesthésie générale: injections à J0, prises de sang chez le Rat, chez le Porc, et biopsies cutanées chez le Porc. Chaque animal bénéficie d’une attention et de soins de qualité pendant les interventions mais aussi en dehors de celles-ci afin d’assurer un bien-être optimal tout au long de la procédure (observation quotidienne et suivi clinique avec pesée minimum une fois par semaine). Quelles que soient les procédures, toute éventuelle douleur est, si nécessaire, rigoureusement contrôlée grâce aux moyens pharmacologiques appropriés (anesthésie/analgésie).

Choix des espèces

Les 3 espèces font parties des espèces préconisées par la norme en vigeur. Le rat et le lapin sont des modèles d'implantation utilisés et maitrisés dans l'établissement utilisateur depuis 2006. Leur taille est suffisante pour permettre l'implantation de plusieurs produits chez un seul animal, l'utilisation de techniques d'imagerie et d'appareils de mesures de paramètres cutanés. Le porc est l’espèce animale se rapprochant anatomiquement le plus de l’Homme ; notamment dans la structure de la peau (couche cornée et ratio derme/épiderme équivalent). Cette similitude permet d'évaluer avec une plus grande certitude l’effet attendu en clinique. Sa taille, plus importante, permet également l'implantation de plus de produits chez un seul animal, permettant alors de réduire le nombre d'animaux utilisé. Ces modèles sont des modèles de choix (nombreuses données dans la littérature). Leurs comportements sont bien connus, ce qui permet de détecter facilement tout signe de douleur et/ou de mal-être. Les rats utilisés seront de jeunes adultes, environ 300g (=en fin de croissance, paramètres physiologiques stables). Les lapins seront âgés d'environ 14 semaines, soit environ 3.5kg (= présence d'un derme suffisamment épais pour que l'implantation intradermique des produits ne génère pas une contrainte mécanique trop importante). Les porcs utilisés seront de jeunes adultes. En effet, leur taille doit permettre un hébergement en animalerie conventionnelle dans de bonnes conditions. D’autre part, leur poids de 35kg à 70kg permettra de travailler sur des structures épidermiques, comparable à celles de l'homme (couche cornée et ratio derme/épiderme équivalent) ; indispensable pour reproduire les conditions attendues en clinique.

En cas de douleur manifeste ou de blessure persistant trois jours, les souris sont tuées par perfusion intracardiaque. 1 104 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont privées d'abri et de matériel de nidification pendant quatre à sept semaines pour induire un stress, mises à jeun dix-huit heures, aspergées de sucrose sur le dos pour déclencher une heure de toilettage intense, puis placées seules dans une cage inconnue fortement éclairée, avec deux gavages qui exposent à une blessure de l'œsophage et à une fausse route. Il s'agit de savoir si des récepteurs à la sérotonine portés par la microglie conditionnent les effets de la fluoxétine, un antidépresseur inefficace chez un tiers des patients pour des raisons que le porteur dit indéterminées.

Objectifs

La dépression et l’anxiété représentent les troubles psychiatriques les plus répandus à l’échelle mondiale, touchant environ 332 millions de personnes. Les traitements de première intention appartiennent à la famille des inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine (ISRS), mais leur efficacité est très variable, et 1/3 des personnes traitées y sont insensibles pour des raisons encore indéterminées. Les ISRS, tels que la fluoxétine, augmentent les concentrations extracellulaires de sérotonine en bloquant sa recapture. Chez la souris, un traitement chronique de fluoxétine provoque à la fois une diminution de l’anxiété et des processus de plasticité dont une augmentation de la neurogenèse adulte dans l’hippocampe. Il a par ailleurs été montré que cette neurogenèse adulte est diminuée dans les modèles murins de dépression et qu’elle est nécessaire pour permettre les effets anxiolytiques de la fluoxétine. La microglie, c'est-à-dire les cellules immunitaires du cerveau, joue un rôle important dans la régulation de la neuroinflammation. En situation de stress, d’infection ou de lésion, elle adopte un phénotype pro-inflammatoire qui favorise la défense immunitaire. À l’inverse, lorsque la menace est résolue ou pour maintenir l’homéostasie, elle adopte un phénotype anti-inflammatoire qui soutient la réparation tissulaire, et favorise la neurogenèse adulte. Toutefois, une persistance de l’état pro-inflammatoire peut se produire, et un nombre croissant d’études suggère que cet état pourrait contribuer à la pathophysiologie de la dépression. Corrélativement, il a été montré que la fluoxétine peut réduire l’activation pro-inflammatoire de la microglie, suggérant une régulation de ces cellules par la sérotonine. Ce lien entre neuro-inflammation et dépression oriente la recherche vers des traitements ciblant la microglie et l’inflammation cérébrale, en particulier pour les patients résistants aux antidépresseurs classiques. La modulation de la microglie, sans supprimer son activité essentielle, pourrait représenter une stratégie pour améliorer les symptômes ou limiter les dégâts liés à la maladie. Dans ce cadre, nous nous intéresserons à des récepteurs à la sérotonine spécifiquement exprimés par la microglie. Notre projet a pour objectif de déterminer si l’expression de ces récepteurs par la microglie est nécessaire pour permettre les effets de la fluoxétine sur l’anxiété et la neurogenèse adulte.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à comprendre le rôle de la microglie, et de sa régulation par la sérotonine, dans les effets des antidépresseurs qui modulent les niveaux de sérotonine dans le cerveau. Cette étude permettra de mieux comprendre comment la sérotonine, un neurotransmetteur clé dans la régulation de l’humeur, influence la microglie, et donc d’apporter de nouvelles connaissances sur les interactions neurones - cellules immunitaires dans le cerveau. Elle pourrait également permettre d’identifier, de nouvelles cibles thérapeutiques dans la dépression, notamment pour les patients qui présentent des résistances aux traitements pharmacologiques classiques.

Procédures

Dans ce projet, des animaux âgés de 4 à 6 semaines vont recevoir par gavage oral un composé pharmacologique pour bloquer l’expression d’un récepteur dans un type cellulaire spécifique. 2 prises espacées de 48h sont nécessaires. L’acte est réalisé sur animal vigile et dure moins de 30 secondes. Les animaux seront hébergés sans enrichissement environnemental (absence d’abri et de matériel pour faire un nid) afin d’induire un stress basal modéré pour une durée totale de 4 à 7 semaines selon la procédure et seront répartis dans 4 lots différents. Dans le lot 1, ils recevront un traitement pharmacologique antidépresseur via l’eau de boisson pour une durée totale de 5-7 semaines. Au cours du traitement, ils seront soumis à 2 tests comportementaux : un qui mesure l’anhédonie (un marqueur de la dépression) sur une durée d’1 heure, et un qui mesure l’anxiété pendant une durée maximum de 10 minutes, avec 7 jours d’intervalle entre les 2 tests. Dans le lot 2, ils recevront un traitement anxiolytique par une injection unique sur animal vigile (geste durant moins de 20 secondes), et seront soumis à un test mesurant l’anxiété sur une période de 10 minutes maximum. - Dans le test d’anhédonie, les animaux sont aspergés sur le dos avec une solution de sucrose, ce qui déclenche une activité intense de toilettage pendant environ une heure, et la qualité du toilettage du pelage sera mesurée à l’aide d’un score dans l’heure qui suit, ainsi que 24h après. - Dans le test d’anxiété, les animaux préalablement soumis à un jeûne alimentaire la veille (durée du jeûne : 18 heures), sont placés individuellement dans une cage inconnue et fortement illuminée. La latence pour aller manger une croquette située au centre de la cage est mesurée sur une période de 10 min. - Dans les lots 3 et 4, les animaux seront hébergés sans enrichissement environnemental afin d’induire un stress basal pour une durée totale de 4 semaines, pendant laquelle ils recevront un traitement pharmacologique antidépresseur via l’eau de boisson, également pendant 4 semaines. Ils recevront soit une unique injection intrapéritonéale d’un marqueur de division cellulaire (geste durant moins de 20 secondes), soit 2 injections à 2h d’intervalle et réalisées de chaque côté de l’animal pour limiter les douleurs répétées au même site d’injection. Enfin, une chirurgie sans réveil sous anesthésie et analgésie sera réalisée à l’issue des 2 procédures. Ce geste dure moins de 5 minutes.

Impact sur les animaux

L’hébergement sans enrichissement environnemental, le jeûne alimentaire de 18h ainsi que le test comportemental associé à ce jeûne (test suppression de la prise alimentaire par la nouveauté) vont provoquer un stress modéré. Lors de l’administration d’un composé pharmacologique par gavage, il y a un stress lié à la contention de l’animal, un risque de blessure au niveau de l’œsophage lors de l’insertion de la sonde de gavage, et un risque mineur de “fausse route”. Le traitement pharmacologique dans l’eau de boisson peut entraîner une baisse de la consommation hydrique. L’injection IP peut générer une douleur légère et transitoire au point d’injection, avec un risque de péritonite si l’acte est répété. L'anesthésie peut induire dans de rares cas une hypothermie, une détresse respiratoire voire un arrêt cardiorespiratoire.

Devenir

Nous devons euthanasier les animaux à l’issue de la procédure pour pouvoir prélever leurs organes (ici, le cerveau) et réaliser des analyses qui sont nécessaires à la compréhension des mécanismes de plasticité cérébrale et du lien entre microglie et effets des antidépresseurs et anxiolytiques.

Remplacement

Ce projet vise à étudier les modifications des cellules microgliales, induites par un traitement antidépresseur, sur la neurogenèse adulte et sur le comportement. De manière à réduire le nombre d’animaux utilisés, leur remplacement par une approche cellulaire est toujours privilégié, comme des cultures primaires de neurones lorsque la question scientifique posée le permet. Nous pourrions envisager de mettre en place des cultures in vitro composées de microglies (cellules immunitaires du cerveau), de neurones sérotoninergiques et de cellules souches neurales (cellules peuvent donner naissance à des nouveaux neurones), afin d’observer l’effet des antidépresseurs sur ces différents types cellulaires, mais cette méthode ne permettrait pas de reproduire la complexité des interactions entre cellules et des circuits impliqués dans les effets des antidépresseurs, surtout au stade adulte. Par ailleurs, l’anxiété est un état qui se mesure par le comportement d’un animal éveillé, qui doit pouvoir bouger ou rester immobile, et se servir de ses sens (odorat, toucher…). Au niveau cérébral, il s’agit d’un phénomène complexe faisant intervenir, via les hormones de stress, plusieurs types de cellules, dont neurones et microglie, mais on ne peut modéliser fidèlement les interactions ni in vitro ni in silico. Le travail sur l’animal éveillé est donc indispensable pour comprendre comment la microglie participe aux effets des antidépresseurs de type ISRS.

Réduction

La taille des groupes expérimentaux est optimisée de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés pour le projet, tout en conservant une puissance statistique suffisante pour pouvoir obtenir des résultats reproductibles. Pour l’analyse des résultats, nous utiliserons des tests statistiques adéquats tels que des ANOVA pour des comparaisons multiples afin de comparer nos différents groupes de génotypes et de traitement, ou des t-test. Sur la base de résultats d’expériences et de publications utilisant des techniques similaires, nous pouvons déterminer la taille des groupes. Le nombre d’animaux utilisé pour ce projet est de 1104 sur 5 ans.

Raffinement

Conditions d’hébergement : Dans nos expériences, les enrichissements seront retirés à l’âge de 10-12 semaines et ce pendant une durée de 4 à 7 semaines selon la procédure, pour générer un stress permettant d’obtenir un effet antidépresseur ou anxiolytique des composés pharmacologiques qui font l’objet de notre étude. Procédures : Les expérimentateurs sont sensibilisés à l’importance du bien-être animal, à la fois pour les animaux et pour la qualité des résultats. Les manipulations des animaux sont donc réalisées en limitant au maximum la douleur et/ou le stress en termes de durée et d’intensité. Avant chaque geste, l’état général de l’animal est vérifié afin de s’assurer qu’il est compatible avec la poursuite de l’expérimentation (cf points limites ci-dessous). Les administrations sont effectuées conformément aux bonnes pratiques vétérinaires. Concernant le traitement antidépresseur, nous avons pris l’initiative d’administrer notre traitement dans l’eau de boisson (prise hydrique volontaire de l’animal), au lieu de l’injecter par voie intra-péritonéale, ce qui diminue considérablement la manipulation des animaux et évite les actes douloureux. Concernant la perfusion intracardiaque, les animaux sont injectés avec l'anesthésique et l’analgésique dans une pièce séparée de la salle de perfusion, et apportés dans la salle juste pour la perfusion, après avoir vérifié leur état de sédation par pincement de la patte. Points limites : Le bien-être des animaux sera surveillé régulièrement conformément aux réglementations, et de manière rapprochée pendant le déroulement de la procédure. Des critères d'arrêt sont définis si une souffrance ne peut pas être soulagée. La détection d’une possible souffrance est basée sur un suivi quotidien (posture, aspect du pelage, poids corporel, avant/après intervention), de sorte à administrer un traitement adapté si besoin (nourriture plus appétante, injection de solution saline et/ou glucosée), et à sortir un animal de l’étude en cas d’atteinte des points limites. Notamment, en cas de douleur manifeste ou blessure, persistant 3 jours, les animaux seront euthanasiés par perfusion intracardiaque pour être utilisés dans les mises au point.

Choix des espèces

La souris est un modèle pertinent pour nos études car en tant que mammifère, son système nerveux présente des homologies importantes avec l’homme. En effet, l’organisation des structures cérébrales et des différentes voies qui les connectent sont similaires entre ces 2 espèces. Les voies sérotoninergiques ainsi que les récepteurs à la sérotonine, sont bien décrites chez la souris, et comparables avec ceux décrits chez l’homme. La souris adulte est le modèle standard pour l’évaluation des effets neurobiologiques des antidépresseurs de type ISRS et les paradigmes comportementaux sont validés. Utiliser la souris est essentiel pour garantir la comparabilité et la reproductibilité avec des études effectuées précédemment. De plus, il existe dans cette espèce des lignées modifiées génétiquement, qui permettent d’étudier le rôle de certains gènes et de certaines cellules de manière précise. On peut en effet invalider des gènes précis spécifiquement dans un type cellulaire donné et à un stade ou âge donné. Dans notre étude, les animaux auront un développement normal, puis nous induirons à l’âge de 4 semaines, l’invalidation d’un gène spécifiquement dans la microglie. Cela nous permet d’élever les animaux dans un état où les modifications génétiques sont silencieuses, sans effet, jusqu’au moment de l’expérience. Les animaux seront ensuite traités à partir de 10 semaines avec un antidépresseur, classiquement donné en médecine humaine pour soigner les troubles dépressifs et anxieux.