Recherche appliquée

36 souris Swiss femelles vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent trois injections sous-cutanées d'antibiotique en trois jours consécutifs, puis un gavage oral unique d'une suspension d'Enterococcus faecalis, avant que leur tube digestif soit prélevé pour dénombrement bactérien. Le porteur affirme qu'aucune alternative in vitro ou ex vivo ne reproduit la complexité d'une infection gastro-intestinale, et attend du modèle qu'il éclaire la persistance de la bactérie après une endocardite. L'âge et le sexe des souris sont fixés "à la demande du client", ce qui situe le projet du côté de la prestation.

Objectifs

Les entérocoques sont des bactéries ubiquitaires, naturellement présents dans le microbiote intestinal humain. Parmi eux, Enterococcus faecalis est l'espèce majoritairement responsable des infections humaines. Historiquement considérés comme des bactéries opportunistes, les entérocoques suscitent aujourd’hui une inquiétude croissante en raison de leur capacité à développer une résistance aux antibiotiques et à persister dans des environnements hospitaliers hostiles. E. faecalis est impliqué dans diverses pathologies, telles que les endocardites (infections du cœur), les infections urinaires, les bactériémies, et plus rarement les infections gastro-intestinales. La rechute fréquente de certaines infections laisse supposer une tolérance ou une persistance bactérienne qui échappe aux traitements classiques. Dans ce contexte, le projet vise à développer un modèle d’infection gastro-intestinale permettant d’évaluer le comportement infectieux de deux souches mutées en comparaison d’une souche non mutée. L’objectif est de déterminer si ces mutations influencent la capacité de la bactérie à établir ou maintenir une infection différente de la souche parentale.

Bénéfices attendus

La mise en place d’un modèle murin standardisé permet de reproduire les conditions d'une colonisation intestinale par Enterococcus faecalis et d'étudier son comportement in vivo, dans un environnement contrôlé et reproductible. En comparant la souche parentale à deux mutants identifiés chez des patients ayant rechuté d’endocardite, le projet permet d’explorer les déterminants bactériens responsables de la persistance, de la tolérance aux antibiotiques, et potentiellement de la rechute infectieuse.

Procédures

- 3 injections sous cutanée (de 10 secondes (aiguille 26G) à raison d’une injection quotidienne 3j consécutifs - 1 administration unique par gavage oral de 10 secondes (0,9 x 25 mm)

Impact sur les animaux

Les animaux vont être soumis à différents actes pouvant induire un stress ou une douleur : - La première phase consistera à administrer par voie sous cutanée un antibiotique. La nuisance principale sera liée ici au geste de l’injection sous cutanée. Des expériences de décontamination digestive menées par le passé et utilisant un cocktail de plusieurs antibiotiques n’ont pas montré d’effets secondaires de type intolérance digestive/diarrhée. - Dans la phase 2, les nuisances attendues seront liées à l’administration de l’antibiotique (comme dans l’étape 1) et de la suspension bactérienne par gavage oral. De la même façon, des effets digestifs à type de diarrhée ne sont pas attendus suite l’administration orale de cette bactérie (un protocole similaire a déjà été testé par l’équipe de recherche avec laquelle nous menons ce projet).

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort afin de collecter les organes du tube digestif pour dénombrement bactérien

Remplacement

Le recours à un modèle animal, en l’occurrence la souris, se justifie par l’absence d’alternative in vitro ou ex vivo permettant de reproduire de manière réaliste la complexité d’une infection gastro-intestinale impliquant l’interaction dynamique entre le microbiote, la barrière intestinale, le système immunitaire et la bactérie.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés a été soigneusement calculé pour permettre une analyse statistique robuste (ANOVA) tout en limitant au maximum le nombre de souris par groupe : 6 souris par groupe et 3 pour le groupe véhicule. De plus, une phase de validation est effectuée sur un très petit nombre de souris (n=3), ce qui permet d’optimiser les conditions expérimentales avant le test à plus grande échelle, évitant ainsi des utilisations inutiles d’animaux.

Raffinement

Les animaux seront hébergés à 3 ou 6 par cage dans un environnement adapté et enrichi (jouets). Tous les animaux sont suivis quotidiennement pour détecter tout signe de souffrance ou de détresse. Les antibiotiques sont administrés par voie sous-cutanée ou dans l’eau de boisson pour éviter des manipulations trop invasives et le gavage oral est réalisé avec précaution, par du personnel formé, pour limiter le stress et les complications.

Choix des espèces

La souris Swiss est un modèle de choix répandue dans la greffe d’infection gastro intestinale à Enterococcus faecalis. Des souris femelles âgées de 8 semaines seront utilisées dans cette étude à la demande du client et selon les données de la littérature.

120 rats non consanguins de six à huit semaines vont être utilisés, tous tués au plus tard quatorze jours après le début de la procédure, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Chacun reçoit une administration unique du composé, en intraveineuse ou par sonde de gavage, puis subit huit prélèvements sanguins à la veine saphène sous anesthésie. Le protocole se déroule sur des animaux sains et mesure où va la molécule dans l'organisme, combien de temps elle y reste et comment elle en sort. Le porteur situe ce passage chez le rat dans une séquence qu'il décrit comme classique, la première étape sur "organisme entier" avant "d'envisager éventuellement d'autres études plus avancées chez le chien ou le primate".

Objectifs

Les cancers hématologiques comme les leucémies, les myélomes et les lymphomes, sont des cancers qui se développent à partir de cellules du sang. En France chaque année, 33 000 personnes sont touchées par ces pathologies, en particulier les enfants, jeunes adultes et personnes âgées. Ils représentent 7% des cancers. Le traitement des cancers hématologiques repose en grande majorité sur la chimiothérapie à l'heure actuelle. Ces options thérapeutiques entrainent un certain nombre d’effets indésirables et leur efficacité diffère selon les patients. Malgré ces traitements, l’espérance de vie des personnes touchées par ces types de cancer varie de 2 à 5 ans après le diagnostic. Nous nous intéressons dans ce projet à un potentiel nouvel agent anticancéreux : une enzyme en tant que voie prometteuse dans les thérapies alternatives contre le cancer. Cette enzyme offre un avantage unique, sa capacité à cibler sélectivement et à inhiber la croissance des cellules cancéreuses sans nuire aux cellules saines.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus concernent la santé humaine à moyen terme. En effet, il y a encore aujourd’hui des patients atteints de cancer hématologiques réfractaires aux traitements sur le marché. L’étude va permettre de développer de manière préliminaire une nouvelle molécule qui permettra au mieux de guérir les patients atteints de ce type de cancers, ou au moins de ralentir la progression tumorale.

Procédures

Administration des traitements : contention et injection des composés en intraveineuse (une fois unique, geste d'une durée de 30 secondes) ou en gavage (une fois unique, geste d'une durée de 30 secondes). Les prélèvements de sang seront effectués à la veine saphène (anesthésie et prélèvement d’une durée de 30 secondes).

Impact sur les animaux

Lors du traitement, les animaux vont subir un stress à la contention et une douleur de quelques secondes due à l'aiguille lors de l'injection intraveineuse. Les administrations par voie orale avec sonde de gavage génèrent un stress de quelques secondes lors de la contention. Les prélèvements de sang répétés vont générer un stress lors de l’anesthésie et du prélèvement (8 prélèvements au total par animal). Aucun signe de toxicité particulière lors de l'administration du composé aux doses testées dans ce projet n’a été observé chez le rat lors de l'étude préalable de tolérance.

Devenir

Tous les animaux auront été mis à mort au plus tard 14 jours après le début de la procédure si aucun point limite n’a été atteint avant ce délai afin de pouvoir réaliser les prélèvements de sang puis d’organes prévus dans la procédure.

Remplacement

Avant le passage chez l’animal, de nombreuses manipulations de caractérisation de notre composé d’intérêt ont été réalisées (études de cytotoxicité) ayant permis de sélectionner les types de cancers sur lesquels il serait le plus efficace. Ensuite, le passage chez le rat a permis l’évaluation de sa tolérance sur un organisme entier. Par ailleurs plusieurs paramètres impactant l’élimination, le métabolisme et la diffusion du médicament dans l’organisme nécessitent d’être étudiés et définis sur l’organisme vivant sain avant de tester dans de futurs projets son efficacité sur organisme malade. Pour cette raison nous devons effectuer cette étude chez le rat.

Réduction

Les procédures seront réalisées sur le nombre minimal d’animaux nécessaires pour permettre de conclure de manière fiable sur cette étude préliminaire qui permettra de définir le cheminement du composé dans l'organisme. Pour la comparaison des quantités maximales du composé dans le plasma entre chaque groupe traité, nous utiliserons un test statistique fiable à multiple comparaisons. Pour le choix du nombre de rat par groupe qui nous permettra de pouvoir observer des différences entre les groupes et de choisir la dose ainsi que le mode d'administration les plus adéquats chez le rat, nous avons utilisé des logiciels statistiques reconnus. Les résultats de ce projet seront évalués pour déterminer la nécessité de poursuivre les expériences et la stratégie à adopter, afin de réduire autant que possible le nombre d’animaux utilisés.

Raffinement

Avant toute manipulation, les animaux bénéficieront d’une période d’acclimatation et d’habituation au(x) manipulateur(s) pendant 7 jours. Après la période d’acclimatation et avant le début des procédures nous habituerons les animaux à la manipulation en les pesant et en les contentionnant une fois par jour pendant 5 jours. Les rats seront observés tous les jours par le personnel de l'animalerie qui remplit une fiche de suivi de l’état général des rats afin de détecter rapidement une souffrance, et 7 jours sur 7 dans le cadre de ce protocole par les expérimentateurs qui remplissent un scoring plus détaillé si nécessaire afin d’identifier l’atteinte d’un point limite. L’état général des rats sera ainsi suivi et annoté dans le cadre de l’expérimentation grâce à une grille de scoring détaillée. Les expérimentateurs sont expérimentés et sont à même de détecter très rapidement le moindre signe de douleur afin d’appliquer les meilleures mesures. Les animaux seront hébergés en groupe de 3 rats par cage et chaque cage présentera des enrichissements (coton de nidation, bâtonnet à ronger, tunnels pour jeux). Pour les groupes dont le composé sera administré par voie orale en gavage, des sondes de gavages en plastique flexibles évitant l'irritation et à usage unique seront utilisées.

Choix des espèces

Afin de plus tard développer cette molécule thérapeutique chez l'Homme, nous devons au préalable observer son devenir dans l'organisme chez l’animal, la première étape sur organisme entier étant classiquement réalisée chez le rat ou la souris avant d’envisager éventuellement d’autres études plus avancées chez le chien ou le primate. Pour ce faire, nous souhaitons étudier les paramètres pharmacocinétiques qui correspondent à : son absorption, sa distribution, sa métabolisation et son élimination en analysant les quantités de celui-ci dans le sang à différents temps après injection, dans les deux sexes chez le rat non consanguin. Les rats non consanguins sont utilisés pour l’évaluation toxicologique et pharmacologique des candidats-médicaments. Ainsi, les rats non consanguins présentent une plus grande diversité génétique, et sont donc plus intéressants pour les études de tolérance. Les animaux seront utilisés à l’âge de 6 à 8 semaines afin que les animaux soient jeunes et en bonne santé.

Deux injections, une incision de la peau sous anesthésie, la pose d'un implant de titane recouvert d'un polymère, deux points de suture, puis une plaie inspectée chaque jour pendant trois jours et deux fois par semaine jusqu'à la mise à mort. 27 souris femelles de huit semaines suivent ce parcours, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour un prélèvement de tissu. Le porteur attend surtout des effets locaux, retard de cicatrisation, nécrose, infection, œdème ou hématome, et indique avoir réduit les groupes de cinq à trois animaux au vu de l'homogénéité des résultats antérieurs. Le choix de l'espèce vient d'une commande, le RNT précisant que "la demande de l'industriel a porté sur l'utilisation de la souris femelle âgée de 8 semaines".

Objectifs

Les infections bactériennes associées à la présence d’un biofilm représentent l'une des complications les plus graves suite à l'implantation de dispositifs médicaux. En particulier, les infections sur prothèse orthopédique sont particulièrement redoutées en clinique car elles sont associées à des échecs thérapeutiques et une morbi-mortalité importante. En effet, le biofilm qui recouvre ces prothèses est une matrice composée d’exopolysaccharides et de bactéries en dormance, présentant une sensibilité réduite aux antibiotiques et une faible accessibilité mécanique, ce qui donne lieu à des infections chroniques, extrêmement difficiles à combattre. Ainsi, l’inhibition de la formation de biofilm est un élément clé de la prévention des infections ostéoarticulaires sur matériel. Dans ce cadre, différents matériaux constituant les prothèses et présentant des caractéristiques antibactériennes sont actuellement à l’étude. Plusieurs polymères ont déjà montré des résultats intéressants in vitro. Toutefois, des essais doivent maintenant être conduits chez l’animal pour en vérifier la tolérance locale (et par la suite l’activité antibactérienne, en fonction des résultats obtenus). L’objectif du présent projet vise donc à évaluer la tolérance locale d’implants en titane, recouverts de différents polymères antibactériens, chez la souris, après implantation sous-cutanée.

Bénéfices attendus

A long terme, le bénéfice attendu de ce projet est de pouvoir développer un matériel innovant, permettant de d’inhiber l’apparition d’un biofilm bactérien sur un matériel étranger chez l’homme (ex : dispositifs médicaux ou prothèses). Avant cela, il est nécessaire d’en vérifier l’innocuité. Aussi, à court terme, le bénéfice attendu est de pouvoir sélectionner un ou plusieurs polymères antibactériens n’ayant pas de toxicité chez la souris parmi plusieurs candidats.

Procédures

Les animaux seront soumis à : - Deux injections (durant 2 secondes chacune) avant le geste chirurgical - Incision cutanée et suture sous anesthésie fixe

Impact sur les animaux

S’agissant d’un matériel étranger implanté en sous-cutané, les effets indésirables attendus pourraient principalement être de nature tissulaire (retard de cicatrisation, nécrose ou infection au site d’implantation, œdème, hématome, altération de la morphologie tissulaire). Les implants en titane sont déjà largement utilisés en pratique clinique et sont parfaitement tolérés. L’atteinte tissulaire chez les animaux serait davantage due au polymère recouvrant le titane mais les essais in vitro ne montrent pas de toxicité particulière de ces différents polymères. Par ailleurs, des essais similaires ont déjà été réalisés (implant titane recouverts d’autres polymères) et aucun effet indésirable n’a été enregistré.

Devenir

Mise à mort de tous les animaux (27). Un prélèvement tissulaire sera réalisé post-mortem.

Remplacement

L’évaluation de la toxicité des différents polymères de cette étude a déjà fait l’objet d’investigations menées in vitro sur des modèles cellulaires. Également, l’environnement complexe (tissu sous-cutané, cellules immunitaires …) est difficilement modélisable dans un autre système que le modèle animal. Aussi, l’utilisation du modèle animal est requise.

Réduction

Cette étude a été construite de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux utilisé pour établir la preuve de concept et discriminer rapidement un échantillon relevant de polymères. Les travaux précédents sur un modèle similaire avait requis l’utilisation de 5 animaux par groupe ; les résultats de l’analyse histopathologique ont montré une très bonne homogénéité et de ce fait, il a été décidé de n’utiliser que 3 animaux par groupe dans cette nouvelle étude.

Raffinement

Les animaux seront hébergés à 3 par cage dans un environnement adapté et enrichi (jouets). Lors de la mise en place de l’implant, les souris recevront une analgésie de palier 2 et une anesthésie fixe. Après l’incision, deux points de suture seront appliqués à l’issue. Les animaux seront placés sur un tapis chauffant du début de la chirurgie jusqu’à leur réveil. La plaie sera observée quotidiennement et désinfectée sur les 3j suivant la chirurgie puis 2 fois par semaine jusqu’à la mise à mort. Nos expériences précédentes nous informent que les souris reprennent une activité normale dès leur réveil et ne présentent pas de signes de souffrance particuliers. Toutefois, une grille de score nous permet de suivre individuellement chaque animal et d’établir un point limite défini par un score égal ou supérieur à 8.

Choix des espèces

Les modèles de biofilm sur implant utilisent le plus souvent le cochon d’Inde ou la souris. Dans notre cas, la demande de l’industriel a porté sur l’utilisation de la souris femelle âgée de 8 semaines de façon à avoir un poids corporel de 22g (+/- 2g) et un système immunitaire mature. Également, dans un souci de comparaison avec les résultats antérieurs d’une autre étude, la souris sera choisie comme modèle dans cette étude.

Une chirurgie crânienne de trente à quatre-vingt-dix minutes implante des fibres optiques dans le cerveau de 1 018 souris, dont une partie subit en plus une lésion destinée à reproduire la maladie de Parkinson. Toutes sont tuées par perfusion intracardiaque, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Entre les deux, elles enchaînent pendant trois à douze semaines des tests moteurs, cognitifs et émotionnels, l'un d'eux imposant une restriction alimentaire. Le porteur écrit que les animaux "ne présentent pas de signes de souffrance ni stress après réveil de l'anesthésie", tout en décrivant l'administration préopératoire d'un morphinique puissant, un anti-inflammatoire pendant au moins trois jours et trois semaines d'hébergement en pièce de post-chirurgie chauffée.

Objectifs

L’objectif du projet est de comprendre comment les dysfonctionnements les circuits neuronaux qui contrôlent la motricité volontaire contribuent au développement de la maladie de Parkinson. Nous utilisons une panoplie d'outils de pointes pour contrôler l’activité des circuits neuronaux avec la lumière chez le modèle souris et évaluer les effets bénéfiques potentiels de la restauration de l’activité sur l’expression des symptômes moteurs et non-moteurs de la maladie.

Bénéfices attendus

La stimulation électrique cérébrale profonde de certaines structures cérébrales qui contrôlent la motricité volontaire est aujourd’hui largement utilisée pour le traitement des symptômes moteurs de la maladie de Parkinson. Ce projet de recherche devrait permettre une meilleure compréhension de la physiopathologie de la maladie de Parkinson et pourrait aboutir au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques de modulation plus efficaces et mieux tolérées ciblant les symptômes moteurs et non-moteurs de la pathologie.

Procédures

Les lots d’animaux soumis à l’étude en condition normale seront soumis à 1) une chirurgie sous anesthésie générale profonde réalisée une seule fois (durée 30-90 min selon le type d’intervention) pour exprimer des protéines sensibles à la lumière et pour implantater des fibres optiques, 2) une batterie de tests comportementaux pour évaluer les effets de la manipulations des circuits neuronaux sur les fonctions motrices, cognitifs et émotionnelles (3-12 semaines d’analyse avec 1 à 5 jours séparant deux test comportementaux successifs durant 4-60 min chacun), 3) une restriction alimentaire temporaire lors d’un test cognitif de flexibilité comportementale et 4) une mise à mort par perfusion intracardiaque (5-6 min) pour mener des analyses cellulaires complémentaires post-mortem. Les lots d'animaux soumis à l’étude en condition lésionnelle, seront exposés aux mêmes interventions mais subiront lors de la procédure chirurgicale une lésion du circuit neuronal atteint dans la maladie de Parkinson.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues causées par les différents actes sur les animaux :douleur post opératoire minorée par des antalgiques, perte de poids et une hypoactivité locomotrice (cas des animaux parkinsoniens) et stress léger lié à la restriction alimentaire temporaire, la manipulation et l’exposition aux tests comportementaux.

Devenir

Mise à mort à la fin de la procédure pour les analyses post-mortem qui sont sont indispensables pour vérifier la qualité de la lésion et les localisations des fibres optiques au niveau des structures d’intérêt.

Remplacement

Ce projet de recherche repose sur la modélisation de déficits comportementaux chez la souris qui ne peuvent être abordés via l’étude d’organismes modèles moins évolués, ou à fortiori des outils moléculaires in-vitro. La maladie de Parkinson fait intervenir des mécanismes physiopathologique complexes impliquant une dérégulation d’un vaste réseau de structures cérébrales nécessitant l'utilisation de modèle d'animaux pouvant reproduire les symptômes de cette maladie. La perte progressive des neurones induite par la lésion s’accompagne d’une réorganisation fonctionnelle des circuits neuronaux du cortex et des structures qui sous-tendent le développement de la maladie de Parkinson. De fait, il est nécessaire d’évaluer l'impact de ces manipulations sur l’ensemble de ces réseaux. Ce type de recherche intégré et invasif ne peut pas être fait chez l’être humain et les cultures cellulaires ne peuvent y répondre.

Réduction

Nous nous efforçons d’utiliser le moins d’animaux possible (optimisation des conditions d’élevage, des croisements etc.), tout en veillant à ce que le nombre d’animaux utilisé soit représentatif. Ce projet, d'une durée de cinq ans, nécessitera l'utilisation de 1018 souris mâles et femelles adultes, réparties en plusieurs procédures (n= 10 à 16/groupe expérimental en fonction du type d’étude). Il repose sur l’utilisation d’une procédure lésionnelle et des tests comportementaux robuste et largement validés par la communauté scientifique internationale, ce qui permet d’utiliser le minimum d’animaux nécessaire pour obtenir des données fiables. Cependant, l’effectif des groupes prévu pourra être réduit quand des effets robustes sont obtenus avec des petits groupes et il n’est pas nécessaire d’augmenter les effectifs comme prévu initialement.

Raffinement

La chirurgie pour modéliser la condition parkinsonienne et l’implantation des fibres optiques a été optimisée pour réduire la durée de l’opération et minimiser la souffrance grâce à notre expérience depuis de nombreuse années dans ce type d’expérimentation. La chirurgie est réalisée sous anesthésie profonde et les principaux paramètres vitaux (température, fréquence respiratoire) sont également contrôlés tout au long de la chirurgie. Afin de diminuer la douleur, un analgésique morphinique puissant à action prolongée est administré en préopératoire. En complément, un analgésique anti-inflammatoire est administré par précaution en début et fin d'opération pour anticiper l’apparition d’éventuelles douleurs et hydrater l’animal puis en postopératoire pendant au moins 3 jours, la durée de traitement dépendant de la réponse observée. Les animaux ne présentent pas de signes de souffrance ni stress après réveil de l’anesthésie. Le personnel animalier et expérimentateurs s’assurent d’une bonne récupération postopératoire des animaux. Une grille d’évaluation clinique est mise en place pour évaluer des signes de souffrance ou mal-être potentiels des animaux. Pendant la période post-opératoire des trois semaines, les animaux sont hébergés dans la pièce de post-chirurgie chauffée à 25°C, et le rythme des visites est augmenté (2 visites par jour). Après la période de récupération post-opératoire, les animaux sont remis dans leur pièce d’hébergement habituelle à l’animalerie et ne sont manipulés par l’expérimentateur en charge qu’après une période de réhabituation d’une à deux semaines. Ils sont hébergés en petits groupes (2 à 4) dans des cages individuellement ventilées, avec eau et nourriture à volonté. Ils ont à leur disposition de la litière foisonnante (diminuant le stress de l’animal et facilitant sa thermorégulation) ainsi que des bûchettes en peuplier et des tubes en PVC pour favoriser le bien-être et l’interaction sociale. L’analyse comportementale est réalisée chez les animaux vigiles qui ne doivent pas être stressés pour ne pas compromettre leurs performances. Pour cela, ils sont manipulés quotidiennement 3 à 4 jours avant le début des tests comportementaux et familiarisés à la connexion des fibres optiques pour s’habituer à se mouvoir dans les différents environnements sans stress.

Choix des espèces

L’utilisation de la souris est justifiée car elles représentent le modèle expérimental de choix pour étudier les mécanismes physiopathologiques des maladies mentales. Le recours aux souris génétiquement modifiées est indispensable dans le contexte de ce projet à cause de l’absence d’outils pharmacologiques permettant de cibler sélectivement des sous-populations neurones spécifiques dans le cerveau. Comme pour tous nos travaux précédents, nous utiliserons des animaux adultes âgés à partir de 10 semaines. Ce temps est nécessaire pour que le système nerveux soit mature et est classiquement utilisé pour mesurer les performances comportementales de souris adultes. Ceci nous permet de comparer les résultats obtenus avec nos données antérieures et celle de la littérature