Recherche appliquée

12812 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, chacune pouvant subir huit prélèvements sanguins à la queue, des gavages quotidiens pendant 30 semaines et des injections intrapéritonéales deux fois par semaine sur la même durée. S'y ajoutent une chirurgie de pose d'implant d'œstrogène, une injection sous-cutanée de cellules tumorales humaines dans les deux flancs, une ligature vasculaire, une biopsie de la queue au sixième jour de vie et des transports entre cinq établissements. Le porteur signale un risque de perforation de l'œsophage et de passage de la solution dans les poumons lors des gavages, des douleurs dès que la tumeur atteint un certain volume, des démangeaisons et des difficultés à s'alimenter et à s'abreuver. Les souris des procédures expérimentales sont tuées pour exploration anatomique, celles de l'élevage restant en vie pour l'accouplement sauf les mâles immunodéficients, et le bénéfice annoncé tient en une phrase, une meilleure compréhension des syndromes d'hypercroissance et l'identification potentielle de nouveaux traitements.

Objectifs

Les syndromes d’hypercroissance sont causés par des mutations génétiques affectant uniquement certains tissus. Notre objectif est de développer des modèles précliniques porteurs de mutations de ces genes dans différents tissus afin de comprendre la physiopathologie des anomalies et d’identifier de nouveaux traitements permettant de prévenir l’apparition des symptômes ou de freiner la pathologie. Le projet se déroule sur 5 sites différents.

Bénéfices attendus

Ce projet nous conduira à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires conduisant aux syndromes hypertrophiques et à l'identification potentielle de nouveaux traitements

Procédures

Les interventions subies par les animaux seront : 1) Une chirurgie de 10 min sous anesthésie gazeuse pour l’insertion des implants d’œstrogène (EU1 et EU2) 2) Une injection en sous cutané de cellules tumorales humaines sous anesthésie gazeuse (EU1 et EU2). 3) Des prélèvements sanguins (n= 8 par souris) à la queue sous anesthésie gazeuse (EU1 et EU2) 4) Des inductions par gavages au tamoxifène (moins d’une minute) sur 5 jours pour induire les phénotypes d’hypercroissance (EU1 et EU2) 5) Des observations des tumeurs et des imageries in vivo sous anesthésie gazeuse durant maximum 30 min (EU3, EU4, EU5) 6) Des traitements en injections bihebdomadaires intra péritonéal (moins d’une minute) de traitements (30 semaines) (EU1 et EU2) 7) Des gavages quotidiens de traitements (moins d’une minute) pour une durée maximale de 30 semaines (EU1 et EU2) 8)Une chirurgie de 10 min sous anesthésie gazeuse pour ligature vasculaire (EU1 et EU2) 9) Biopsie de la queue à jour 6 de vie pour génotypage (3 secondes) (EU1 et EU2)

Impact sur les animaux

Les souris recevront par voie sous cutanée (flancs gauche et droit) deux injections mais toutes n’auront pas de développement de tumeurs. S’il y a prise de greffe, et formation de tumeurs sous cutanées, les effets de la tumeur peuvent être indésirables et générer certaines contraintes : douleurs à partir d’un certain volume, difficultés à s’alimenter et à s’abreuver, tension au niveau de la peau, démangeaisons et irritations. L’insertion de l’implant et la mise en place d’un point de suture peut également provoquer une gêne avec des démangeaisons et une légère tension au niveau de la plaie suite à la cicatrisation. Une hypothermie, une déshydratation et un asséchement des yeux peut également survenir suite à l’anesthésie. Les séances d’imageries et les prélèvements sanguins répétés sont un stress. L’administration par gavage comporte un risque de perforation de l’œsophage ainsi qu’un risque d’arrivée de la solution dans les poumons, entrainant des signes de détresse respiratoire. Les injections péritonéales répétées peuvent induire une irritation et/ou une douleur au niveau de la zone d’injection. Les ligatures vasculaires peuvent engendrer des infections localisées, des saignements et des douleurs. Le transport d'un centre à un autre pour les imageries in vivo peut induire un stress pour les animaux. Au cours des biopsies à jour 6 pour génotypage, une douleur localisée de très courte durée peut survenir.

Devenir

Les animaux de la procédure d’élevage seront maintenus en vie pour accouplement et maintien des lignées sauf pour les males immunodéficients. Les animaux des procédures d’expérimentation seront mis à mort pour exploration anatomique et histologique.

Remplacement

Il n'existe pas de modèle in vitro qui permette d'étudier les caractéristiques des syndromes de surcroissance. Au cours de ces syndromes, les cellules nécessitent un environnement complexe avec de multiples interactions et facteurs de croissances qu’il est actuellement impossible de récréer in vitro. La souris est le seul mammifère pour lequel la protéine impliquée ici a été mutée.

Réduction

Nous utiliserons un nombre d'animaux nécessaire pour avoir la puissance statistique. Celle-ci été défini en utilisant un logiciel de statistique. Le nombre de souris par groupe a ensuite été calculé afin de pouvoir mettre en évidence un effet statistique significatif. Tout au long du projet pour minimiser le nombre d'animaux utilisés et conformément aux objectifs scientifiques, nous réutiliserons les différents tissus.

Raffinement

Nous éviterons toute souffrance inutile des animaux en les surveillant régulièrement. Le gavage sera effectué par un technicien expérimenté. Le volume des injections sera réduit au minimum possible. La chirurgie sera réalisée sous anesthésie et analgésie adaptées, avec une surveillance accrue post-opératoire. L’ensemble des prélèvements et des imageries sera réalisé sous anesthésie gazeuse. Enfin, des points- limites précis ont été établis (poids, comportement, aspect du poil), entrainant la mise à mort anticipée de l’animal si nécessaire.Le transport entre sites est assuré par un prestataire agréé. Les animaux ont accès à l’eau et l’alimentation pendant toute la durée du trajet. Les cages sont ventilées et enrichies avec du coton.

Choix des espèces

La souris est préférée comme espèce car elle présente l’avantage de facilité d’élevage et de reproduction. Elle permet l’étude d’animaux génétiquement modifiés particulièrement informatifs pour la compréhension des mécanismes physiopathologiques. Par ailleurs, de nombreux outils d’analyses ont été développés et bien caractérisés dans cette espèce animale (notamment les anticorps pour la mise en évidence de protéines par western blot, par immunohistochimie, et pour des dosages immunoenzymatiques...). Souris âgées de 6 semaines pour l'induction au tamoxifène car il est nécessaire que l'organogénèse soit terminée. Ces souris seront ensuite suivies à l'âge adulte.

Écartés du circuit commercial parce que l'anesthésique employé n'a pas d'autorisation de mise sur le marché chez le porc, les 27 animaux de ce projet doivent être soit confiés à une association par l'intermédiaire du GRAAL, soit tués par injection létale et éliminés par l'équarrissage. Ils vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, quatre biocapteurs à microaiguilles suturés à la peau du dos ou derrière les oreilles, portés de 24 heures à 7 jours en hébergement individuel, un isolement que le porteur reconnaît stressant pour une espèce grégaire. Chaque porc est anesthésié deux fois, dont une jusqu'à quatre heures avec cathéter, prélèvements sanguins répétés et injections provoquant une hyperkaliémie qui expose à un arrêt cardiaque, et peut être réutilisé pour quatre itérations espacées de dix jours. Le dispositif est destiné au suivi des maladies rénales chroniques, mais le porteur indique qu'aucune analyse statistique n'est prévue et que l'effectif correspond à une estimation haute du nombre d'itérations nécessaires pour que le capteur fonctionne.

Objectifs

Les affections rénales chroniques sont des maladies évolutives se traduisant par une importante dégradation de sa qualité de vie. En effet, en phase terminale le patient a besoin de dialyses régulières voire d'une transplantation d’organe. Le suivi des patients comprend des prises de sang régulières pour surveiller l’évolution de la maladie et des prises de sang rapprochées durant les phases de décompensation. Les délais dans la réalisation des analyses puis dans la réception des résultats peuvent conduire à des retards dans l’ajustement de traitement voire à des hospitalisations en urgence. L’analyse en temps réel des concentrations des biomarqueurs permettrait un suivi plus simple, moins contraignant, et une réponse plus rapide aux évolutions des symptômes, avec une prise en charge plus adaptée. Le dispositif testé dans ce projet est un biocapteur portable à placer sur la peau et mesurant en continu 2 biomarqueurs couramment utilisés par les néphrologues : le potassium et le glucose. Ce patch contient un réseau de microaiguilles (

Bénéfices attendus

Les résultats du projet pourraient présenter plusieurs bénéfices sur le long terme, sur le plan médical et sur le plan scientifique. Le projet pourrait etre bénéfique aux patients car il s’inscrit dans le cadre du développement d’un instrument destiné à l’amélioration du suivi des affections rénales chroniques. Un meilleur suivi de ces maladies permettra d’améliorer les conditions de vie des patients en les maintenant plus longtemps à des stades précoces de la maladie auxquels sont associés des symptômes et/ou des contraintes médicales mineures. Cela sera permis par un suivi facilité, un traitement plus adapté et ajusté plus rapidement. Additionnellement, le dispositif permet de remplacer les prises de sang comme moyen de suivi de l’évolution de l’état des reins. Ceci présente 3 avantages : - Une diminution des contraintes de déplacement pour le patient, et donc un suivi quotidien simplifié - Une augmentation du nombre de points de mesure permises par le capteur ce qui offre une image plus précise de l’évolution de ces concentrations au cours du temps aidant ainsi les médecins - Les informations étant directement transmises au médecin et au patient, il est possible de réagir plus rapidement pour adapter le traitement médical et/ou le comportement du patient (alimentation notamment) si besoin. Au-delà des bénéfices induits directement par l’utilisation de ce capteur à l’avenir, les résultats de cette étude, ainsi que des prochaines permettront d’ouvrir la voie au développement d’autres capteurs du même type adaptés au diagnostic, au suivi et/ou au traitement d’autres pathologies. D’un point de vue scientifique, un des objectifs de cette étude est de démontrer l’existence d’un lien utilisable pour la mesure en continu entre la kaliémie sanguine et la concentration de potassium dans le fluide interstitiel, où est effectuée la mesure. En effet, si des liens sur des mesures ponctuelles ont déjà été observés, aucun lien de ce type n’a été démontré à ce jour pour des mesures dynamiques et une preuve dans ce sens ouvrirai de nouvelles perspectives dans le domaine de la mesure en continu de la kaliémie dans le fluide interstitiel.

Procédures

Les animaux d'études seront anésthésiés à deux reprises: - Une anéthésie de courte durée (une vigntaine de minutes) pour la pose des biocapteurs (4 capteurs par animal positionnés sur le dos ou derrière les oreilles, suturés à la peau), - Une anésthésie de longue durée (jusqu'à 4h) pour les tests de mesures. Au cours de cette deuxième anésthésie, les animaux seront cathéterisés afin de faciliter l'administration des solutés et les prélèvements sanguins. Une fois les biocapteurs mis en place, les animaux seront hébergés en individuel pour une durée allant de 24h à 7 jours. Cet isolement peut être source de stress chez cette espèce grégaire.

Impact sur les animaux

1 - Le port du capteur peut potentiellement provoquer des effets secondaires chez l’animal, que ce soit dû à une réaction aux aiguilles insérées dans la peau ou bien à l’adhésif utilisé. 2 - Effets secondaires dûs à l’anesthésie (hypotension, hypoxie, réaction anaphylactique). 3 - Effets secondaires liés à l’injection de solution de biomarqueurs : Une hyperkaliémie crée un risque de complication cardiaque pouvant aller jusqu’à l’arrêt cardiaque. 4 - Effets secondaires liés aux prélèvements sanguins

Devenir

Les animaux ayant participés à la procédure expérimentale ne pourront pas retourner dans le circuit commercial car l'anésthésique utilisé n'a pas d'AMM chez le porc. Il y a donc deux issues possibles pour les animaux: 1) Rehabilitation des porcs en passant par Le GRAAL. Ces derniers seront placés dans des Associations ou Refuges avec un contrat spécifiant que l'animal ne pourra en aucun cas entrer dans la chaîne alimentaire. 2) Les animaux seront euthanasiés par injection lethale d'anesthésique jusqu'à l'arrêt cardiaque. Les carcasses seront éliminées par la filière de l'équarrissage.

Remplacement

Des études bibliographiques et des tests de biocompatibilité (notamment de cytotoxicité en culture cellulaire et d’extraction) seront menés en parallèle de cette étude, toutefois ces résultats sont limités et ne remplacent pas une observation in-vivo. De même, des résultats préliminaires ont été obtenus concernant la performance analytique du capteur en conduisant des tests in-vitro. Toutefois, ce résultat ne peut pas etre directement extrapolé pour l’utilisation du capteur in-vivo car l'environnement de mesure de la peau est radicalement différent de celui des tests in-vitro. Ces derniers incluent l’utilisation de solutions prélevées, de peaux d’animal mort ou de peaux artificielles, toutefois, cela n'est pas suffisant. Il est aussi difficile de simuler informatiquement un environnement aussi complexe. En effet l’impédance des tissus, les concentrations des molécules, la répartition des molécules cibles dans l'environnement et la dynamique de ces paramètres ont une influence importante et ne peuvent etre testés qu’in-vivo. Additionnellement, cela permet de tester l’effet de la réaction immunitaire sur l’évolution de la qualité de la mesure dans le temps et notamment une diminution du signal dû à une colonisation de la surface des électrodes de mesure par des cellules immunitaires ou d'autres effets de bio-encrassement.

Réduction

27 animaux maximum seront nécessaires. Cette étape est itérative, chaque itération permet d'optimiser le capteur et l'algorithme de mesure en fonction des résultats de la précédente jusqu'à atteindre un résultat satisfaisant. Le nombre d’itérations, et donc d’animaux nécessaires, dépendra des résultats obtenus durant l’étude. Le nombre d’animaux indiqué correspond donc à une estimation haute du nombre d’itérations qui seront nécessaires pour que le capteur fonctionne correctement et pour valider le résultat. Dans un cas idéal, 1 animal serait suffisant pour optimiser le capteur et 3 pour valider le design et l'algorithme. Chaque animal pourra etre réutilisé pour un maximum de 4 itérations, chacune espacée d’au moins 10 jours. Aucune étude statistique n'est prévue sur cette étude. A ce stade, la performance analytique est établie de manière individuelle pour chaque capteur.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en case individuelle afin d'éviter que les animaux ne s'arrachent les dispositifs entre eux. Néamoins, les animaux pourront maintenir les contacts physiques (groin à groin), olfactifs, visuels et auditifs avec leurs congénères à travers les barrières. Dans chaque case, des objets à manipuler (jouets à mâcher, balles, cordes ou chaînes) seront mis à disposition. De la compote de pomme ou morceaux de fruits seront également mis à disposition. Les enrichissements seront renouvelés chaque semaine. Les animaux seront suivis quotidiennement afin de vérifier leur état général, la prise alimentaire, la prise de boisson et l’émission de fèces. L’absence de réaction au dispositif sera également contrôlée. Des points-limites adaptés ont été définis afin de limiter et de prendre en charge précocement toute souffrance. Les prélèvements sanguins seront réalisés sous anesthésie afin de limiter le stress pour ces protocoles invasifs comprenant notamment la pose d’un cathéter pour une durée de 4 heures, des prélèvements sanguins réguliers ainsi que des injections pouvant provoquer des états d’hyperglycémie et d’hyperkaliémie. Durant les procédures invasives, le niveau des biomarqueurs sanguins seront suivis en temps réel donc le contrôle des paramètres vitaux pourra etre réalisé dès l’apparition des premiers signes alarmants. Les procédures invasives seront espacées d’au moins 10 jours afin de permettre le repos et le rétablissement de l’animal entre deux phases.

Choix des espèces

Pour cette étude, le choix de l’espèce animale s’est porté sur le porc pour plusieurs raisons : - La structure de la peau des porcs est similaire à celle de la peau humaine, elle fournit un environnement adapté pour tester les capacités des capteurs - L’épaisseur de la peau des porcs est similaire à celle de la peau humaine à certains emplacements du corps (oreilles,cou...) - La concentration des analytes cibles dans le sang des porcs est similaire à celle que l’on trouve chez l'homme. Les porcs utilisés seront des porcs juvéniles d’environ 30 kg. A ce stade de développement, les animaux sont facilement manipulables.

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

Objectifs

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

Bénéfices attendus

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

Procédures

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

Impact sur les animaux

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

Devenir

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

Remplacement

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

Réduction

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

Raffinement

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

Choix des espèces

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

Entraînées quatre à huit semaines à associer une odeur à une récompense, rendues anosmiques, puis opérées deux heures sous anesthésie générale pour implanter une électrode dans le bulbe olfactif, 20 brebis vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La moitié subit un test de stimulation du bulbe sur animal vigile et une IRM fonctionnelle sous anesthésie, l'autre moitié deux chirurgies supplémentaires d'une heure, chaque animal servant de témoin à lui-même avant et après induction de l'anosmie et portant une muselière rotative qui supporte la partie externe de l'implant. Le porteur attend des saignements de nez, des fuites de liquide céphalo-rachidien, des infections, et de la frustration en cas d'échec au test, les brebis circulant en bétaillère entre quatre établissements utilisateurs. Toutes sont tuées pour prélever leurs deux bulbes olfactifs et des biopsies d'épithélium olfactif.

Objectifs

L’anosmie est une perte totale et irréversible de l’odorat. Les données épidémiologiques estiment que 10 à 15% de la population mondiale souffre d’une altération de l’odorat, et que 5% de la population mondiale est totalement anosmique. C’est un symptôme fréquent de la Covid-19, mais qui survient aussi après d’autres infections virales, ou après un traumatisme, ou qui peut être lié à des maladies neurodégénératives (Parkinson, Alzheimer) ou à des tumeurs cérébrales. La plupart des anosmies sont liées à un déficit de détection des odeurs dans la cavité nasale au niveau de l’épithélium olfactif, qui a tendance à dégénérer pendant le vieillissement et dont la fonction peut être altérée dans le cas d’infections. A terme l’anosmie altère le plaisir de manger, entraîne une perte d’appétit et de poids et réduit également la capacité à détecter des dangers. Elle affecte l’humeur, la santé, le travail et le bien-être. Elle est fréquemment associée à une détérioration de la qualité de vie perturbant la relation des patients à eux-mêmes et aux autres, menant très souvent à la dépression. Et il n'existe à ce jour aucun traitement pour corriger l’anosmie. Dans la plupart des cas d’anosmie, la première structure cérébrale recevant les informations olfactives, localisée au niveau des bulbes olfactifs (BO), reste fonctionnelle. La solution thérapeutique que nous proposons, consiste en un implant olfactif combinant un nez électronique (capteur olfactif externe) et un réseau d’électrodes, placé au niveau des bulbes olfactifs pour une stimulation électrique directe mimant l’information olfactive qui arrive au niveau du système nerveux central lorsque le système olfactif est fonctionnel. L’implant olfactif est une solution prometteuse pour les patients anosmiques. Notre objectif est de développer un implant qui serait à l’olfaction ce que l’implant cochléaire est à l’audition. Une étude pré-clinique sur l’animal est un prérequis indispensable avant d’envisager une implantation olfactive chez des patients. Ce projet consiste donc à fournir une preuve de la faisabilité chez le mouton, choisi pour ses similitudes d’organisation et de taille du système olfactif par rapport à l’humain. Pour la première fois, des tests de stimulations et de comportements olfactifs générés via un implant seront réalisés sur un animal éveillé. Ce projet se déroulera dans 4 établissements utilisateurs qui y collaborent.

Bénéfices attendus

Ce projet a pour ambition de développer un implant olfactif qui aidera les patients anosmiques à retrouver des sensations olfactives, et d’apporter la preuve que cette stratégie produirait effectivement des sensations reconnues comme des odeurs. Ce projet constitue une étape clé dans l'amélioration de la qualité de vie et de la sécurité de nombreux patients anosmiques qui ne récupèrent pas leurs sensations olfactives. L’impact médical attendu est la réduction des complications associés à l'anosmie (malnutrition, dépression, accidents domestiques). En outre, les modèles animaux d'anosmie montrent qu'en l'absence d'apport olfactif, les signaux nerveux liés à la respiration (et aux émotions) disparaissent. Nous souhaitons développer un nez électronique capable de rétablir à la fois la détection des odeurs la perception des saveurs et l’apport respiratoire dans le bulbe olfactif imitant la détection naturelle du flux respiratoire par les neurones olfactifs. Cette restauration aurait un impact thérapeutique sur les états dépressifs, apportant un réel bénéfice aux patients anosmiques. Le projet permettra d’évaluer une approche chirurgicale originale pour la stimulation électrique du cerveau qui pourrait en outre promouvoir la régénération des neurones olfactifs. Cela pourrait aider les patients souffrant d'un dysfonctionnement olfactif, comme lors de maladies neurodégénératives (Alzheimer, accidents vasculaires cérébraux). L’impact scientifique attendu est une meilleure compréhension de l’interprétation des odeurs par le cerveau.

Procédures

10 animaux seront soumis à : • 1 intervention chirurgicale, sous anesthésie générale et analgésie pour la pose de l’électrode de stimulation, d’une durée totale estimée à 2 heures (EU2). • 1 test de stimulation du bulbe olfactif, sur animal vigile, d’une durée de 30 minutes (EU1). • 1 IRM fonctionnelle par stimulation du bulbe olfactif, sous anesthésie générale, d’une durée de 1 heure (EU3). • 1 euthanasie (EU4) .10 animaux seront soumis à : • 20 sessions d’entraînement à l’association d’odeur à une récompense de quelques minutes en tout, reparties pendant 4 à 8 semaines (EU1). • 1 intervention chirurgicale, sous anesthésie générale et analgésie, d’une durée totale estimée à 2 heures (EU2). • 2 interventions chirurgicales, sous anesthésie générale et analgésie, d’une durée de 1H chacune (EU2). • 1 euthanasie (EU1)

Impact sur les animaux

Après les différentes interventions chirurgicales, les animaux sont susceptibles de ressentir des douleurs post-opératoires, d’avoir un léger saignement de nez, une fuite de liquide céphalo-rachidien ou une infection. Ces risques sont considérés comme très limités étant donné les précautions chirurgicales appliquées pour toutes les interventions. Les différentes injections (analgésie, anesthésie, antalgie, antibiotiques...) réalisées au cours du projet, peuvent provoquer un léger stress lié à la manipulation de l’animal et une légère douleur liée à la piqure. Un inconfort dû aux pansements peut être également ressenti pour certains animaux au début de la phase de récupération (2 ou 3 jours), ainsi que lors du changement de ces pansements (10 minutes au maximum). Lors du test de stimulation du bulbe olfactif, les animaux seront placés individuellement dans une case de dimensions réduites, à proximité des autres brebis, ce qui peut générer un léger stress. Les entrainements au test olfactif et la manipulation des animaux peuvent entrainer du stress ou de la frustration en cas d’échec au test pour certaines brebis au début de l’entrainement. La mise en place d’une muselière rotative permettant donc de s’alimenter normalement et sur laquelle sera fixée la partie externe de l’implant olfactif des brebis, va probablement demander un temps d’adaptation aux animaux, donc un léger stress de quelques jours.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés pour des prélèvements de tissus post-mortem : les deux bulbes olfactifs de chaque brebis, ainsi que des biopsies d’épithélium olfactif, seront réalisées sur tous les animaux afin d’évaluer, par analyses histologiques et biochimiques, la réaction inflammatoire et la perte neuronale au sein de ces tissus.

Remplacement

Le développement et le test de l’implant olfactif seront réalisés avant tout démarrage de l’expérimentation animale. Ainsi, plusieurs tests se feront en laboratoire par les ingénieurs, sans recourir à l’animal. Le nez électronique sera ainsi exposé à une simulation de flux inspiratoire amenant l’odeur test sur le capteur de gaz. La stimulation électrique découlant de la détection de l’odeur sera quant à elle effectuée dans un milieu conducteur (verre d’eau) afin d’enregistrer la réponse électrique à la stimulation olfactive. Le but ultime de ce projet étant de développer un implant olfactif, le recours aux animaux est irremplaçable afin d’évaluer la tolérance et l'efficacité du dispositif.

Réduction

Les techniques chirurgicales ont été raffinées en amont sur le modèle animal de ce projet lors de dissections post-mortem de 5 brebis destinées à la réforme, ce qui permet de réduire le nombre d’animaux nécessaires à la mise au point de la technique. Le nombre de brebis choisis (20) a été défini sur la base des résultats obtenus sur des protocoles similaires sur brebis, qui ont montré qu’un tel effectif était nécessaire et suffisant pour mettre en évidence des différences statistiquement significatives lors des tests de comportement. Trois stratégies permettent de réduire le nombre d’animaux utilisés dans ce projet : i) La combinaison successive des différentes approches (chirurgie, électrophysiologie, imagerie par IRM fonctionnelle, comportement) sur les mêmes animaux ; ii) l’utilisation des animaux comme leur propre contrôle, avant et après induction de l’anosmie, avant et après entraînement comportemental olfactif ; iii) la comparaison entre les deux bulbes olfactifs d’un même animal (côté implanté, versus côté non-implanté).

Raffinement

Les brebis seront hébergées en groupe pour conserver les relations sociales, s’acclimater à leurs différents environnements, avec surveillance accrue du personnel, conditions d’élevage optimisées (boisson, nourriture ad libitum, litière), enrichissements de milieu (brosses, ballons, mobiles suspendus, pierres à sel) et manipulations régulières pour les habituer aux interactions humaines et aux tests comportementaux. Les brebis soumises à des tests de stimulation électrique du bulbe olfactif ou sélectionnées pour les tests comportementaux olfactifs ne seront jamais placées en situation d’isolement. En fonction des besoins (situation post-opératoire, soins, tests, …) les animaux seront placés temporairement dans des loges d’hébergement individuelles, simplement séparés des autres par une barrière à clairevoies qui limite la taille de la loge, mais les laissent au contact visuel, olfactif, et auditif de leurs congénères. Les animaux sont habitués à ce genre de cloisonnement nécessité par certains soins (parage, prélèvements, échographies, …). Les chirurgies seront réalisées sous anesthésie générale avec une gestion adaptée de la douleur et du risque infectieux ; suivi de la température ; tapis chauffant, réveil en cage individuelle, sous lampes infrarouge pour limiter l’hypothermie ; enrichissement de milieu, contact visuel et olfactif avec leurs congénères. La surveillance post-opératoire implique un traitement analgésique systématique et antibiotique si nécessaire. Nous utiliserons une grille d’évaluation de la douleur basée sur les mimiques faciales. S’il y avait des complications sévères, sans alternative thérapeutique, les brebis concernées seraient euthanasiées. D’une manière générale, si une brebis montre des signes d’inconfort (prostration, manque d’appétit, arrêt des relations sociales animal/animal, soigneur/animal), un vétérinaire sera consulté et son avis sera suivi (traitements, sortie du protocole pour une situation extrême). Tous les transports/transferts des animaux entre les différents sites se feront en bétaillère agrée, paillée et toujours en groupe pour limiter le léger stress lié au transport. Des points limites seront appliqués, au-delà desquels les animaux seront temporairement ou définitivement sortis de la procédure.

Choix des espèces

Les ovins ont été choisis car c’est une espèce dont l’organisation de la cavité nasale et les dimensions du bulbe olfactif sont quasi-similaires à celles de l’humain. Des brebis de 12 à 18 mois, c’est-à-dire ayant achevé leur puberté, et avant l’apparition d’une épaisseur d’os crânien trop importante, de manière à permettre des chirurgies plus aisées et rapides, pour une meilleure récupération des animaux.

1720 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, chacune recevant une greffe de cellules tumorales sous la peau ou dans la babine, une irradiation sous anesthésie, puis six injections d'anticorps en deux semaines, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les tumeurs implantées dans la babine gênent l'alimentation, celles greffées sous la peau provoquent une gêne liée à la croissance tumorale et une perte de poids. Une partie du protocole consiste à prélever le sang de souris jeunes sous anesthésie et sans réveil pour le transfuser à des souris de 15 à 18 mois, afin de voir si cela modifie leur réponse au traitement combiné. L'amélioration attendue du taux de guérison chez les patients âgés reste annoncée au futur, quand les greffes, l'irradiation et la mise à mort sont, elles, déjà programmées.

Objectifs

Le nombre de personnes âgées diagnostiquées avec un cancer ne cesse d'augmenter chaque année avec l'augmentation de l'espérance de vie. L’efficacité de certaines immunothérapies cempêchant l'inactivation du système immunitaire par la tumeur, combinée avec la radiothérapie est très prometteuse chez le patient âgé comme chez le patient jeune. Toutefois, il a été observé une baisse de certains types de cellules immunitaires chez le patient âgé comparé au patient jeune, ce qui peut impacter la réponse au traitement. Le patient âgé répond donc moins bien aux traitements comparé au patient jeune. Beaucoup d'articles ont été publiés, décrivant les nouvelles stratégies d'immunothérapies pour combattre le cancer mais peu traitent des effets du vieillissement, de l’immunité tumorale et de la radiothérapie. Ce projet a pour but d'évaluer l'impact du vieillissement sur la réponse à l'immunothérapie combinée à la radiothérapie dans le cancer du côlon et de la sphère oto-rhino-laryngologique.

Bénéfices attendus

L'étude de l'impact du vieillissement sur la réponse à la radiothérapie combinée à l'immunothérapie, nous apportera des informations primordiales pour améliorer/rétablir l’immunité anti tumorale chez le sujet âgé. Cette approche permettra ainsi d’améliorer le traitement chez le patient âgé et augmenter le taux de guérison. La mise en évidence de différence de populations immunitaires entre le sujet âgé et le sujet jeune se font par des analyses de la tumeur et du sang circulant via des tests biologiques poussés.

Procédures

Pour chaque intervention, il y aura une injection des cellules tumorales en sous cutané ou en orthotopique sous anesthésie locale (durée 10 secondes). De plus, concernant les traitements des souris, elles seront irradiées sous anesthésie (durée: 10 minutes) puis traitées 3 fois par semaine avec un anticorps en intrapéritonéale durant deux semaines (durée de l'injection 10 secondes). Cette injection se fera sous anesthésie locale afin d’éviter une souffrance chez l’animal. Lors de la procédure concernant l’étude du microenvironnement, nous prélèverons la tumeur après euthanasie de la souris. Concernant la dernière procédure, qui va étudier l’impact d’une transfusion de sang de souris jeunes chez des souris âgées sur le traitement combiné radiothérapie/immunothérapie, ceci se fera par une seule transfusion sanguine avant le traitement de la radiothérapie et de l’immunothérapie. Nous allons prélever du sang aux souris jeunes sous anesthésie générale et sans réveil (durée maximale 10 minutes), puis injecterons ce sang dans les souris âgées sous anesthésie locale (durée 2 minutes maximum)

Impact sur les animaux

Les nuisances qui pourront survenir lors de greffes sous-cutanées sont une gène légère du fait de la croissance tumorale ainsi qu’une perte de poids légère qui peut éventuellement être causée par les traitements Les nuisances qui pourront survenir lors des greffes dans la babine seront une gène modérée à s'alimenter et éventuellement une perte de poids légère due à la localisation de la tumeur.

Devenir

Les snaimaux seront euthanasiés pour études et examen sur tissus et sang post-mortem.

Remplacement

Le recours à des modèles animaux est indispensable pour étudier les effets des combinaisons thérapeutiques dans un contexte qui inclut le micro environnement tumoral et qui permet donc l’interaction des cellules tumorales avec le stroma (dont les cellules immunitaires sous dépendance de médiateurs type cytokines ou cellules provenant du reste de l'organisme). Cela est indispensable dans le contexte de la radiothérapie (par exemple: les effets que les cellules irradiées pourraient exercer sur des cellules non irradiées à proximité ou à distance par exemple). Il n’existe pas de modèles in vitro permettant une telle étude, ni de méthodes in silico. Le projet nécessite donc d’être mené sur un organisme vivant disposant d’un système immunitaire complet, en interaction avec tout le reste de l'organisme.

Réduction

Nous avons choisi d'utiliser le modèle du cancer du colon et le modèle orthotopique de cancer otorhinolaryngologique pour lesquels il y a beaucoup de données dans la littérature ainsi que dans notre laboratoire concernant la réponse à la radiothérapie et l'immunothérapie. Ceci nous permettra de réduire les conditions expérimentales (dose d'irradiation et d'immunomodulateurs) et donc le nombre d'animaux nécessaires pour tester nos hypothèses. De plus nous nous sommes basés sur des analyses statistiques précises pour déterminer le nombre nécessaire d'animaux par procédure et pour le projet.

Raffinement

Le développement de la tumeur sera suivi 3 fois par semaine par la mesure du volume tumoral grâce à un pied à coulisse et par imagerie du petit animal. Les souris seront pesées 3 fois par semaine. Un examen clinique quotidien sera effectué. Des points limite précoces ont été définis et seront strictement appliqués. Les souris seront élevées en groupe pour minimiser le stress de l'isolement. Leur environnement sera enrichi avec du coton ou des nids en carton ainsi que du papier afin de diminuer leur angoisse. Des compléments alimentaires riches en énergie et facilement accessibles, ainsi que des médicaments analgésiques seront utilisés en cas de besoin.

Choix des espèces

La souris est l’espèce animale de référence pour les études de radiobiologie. Elles ont été choisies pour leur capacité à développer rapidement et efficacement des tumeurs et pour l’homogénéité et donc la fiabilité des résultats que l’on peut générer avec ce modèle (souris congéniques, avec recul important sur les données antérieures). Les souris seront âgées de 7 ou 8 semaines, un âge où la souris est suffisamment mature, représenteront les souris jeunes, et il s’agit de l’âge plus largement utilisé dans les études en cancérologie. Les souris âgées seront âgées entre 15 et 18 mois. Cela nous assure que le système immunitaire entre les souris jeunes et les souris âgées est bien différent, ce qui est primordial pour ce projet.

Quatre chirurgies par animal pour implanter puis retirer un dispositif d'enregistrement cérébral et un plot de fixation de la tête, de trois à six heures chacune, et un contrôle alimentaire puis hydrique pour obtenir leur coopération: 4 macaques rhésus vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les séances de tâche comportementale durent de une à trois heures, cinq jours par semaine, pendant une période pouvant atteindre un an et demi pour l'entraînement, autant ensuite pour les enregistrements électrophysiologiques. Le porteur ramène ce contrôle de la motivation à un "certain inconfort" et affirme que les animaux comprennent vite que leur coopération leur garantit leur ration journalière complète, avant de conclure qu'il est "impossible de répondre à la question du remplacement dans ce projet". Les implants seront retirés en fin de procédure et les quatre macaques doivent rejoindre un autre projet ou un lieu de retraite, ce que le porteur présente comme un raffinement majeur puisqu'il évite les analyses histologiques post-mortem.

Objectifs

Ce projet, se déroulant dans deux EU, vise à mieux comprendre le fonctionnement neurophysiologique d’un ensemble de structures cérébrales sous-corticales, les ganglions de la base, chez le primate non-humain lors de la prise de décision entre actions, comportement typique de la vie quotidienne aussi bien pour ces animaux que pour les humains. Au-delà de l’apport en connaissances fondamentales sur le fonctionnement cérébral, cette problématique représente un enjeu de santé publique car un dysfonctionnement des ganglions de la base est associé à de nombreux déficits neuropsychiatriques et neurologiques liés à la prise de décision et l’exécution de l’action, dont les troubles obsessionnels compulsifs, l’impulsivité et la maladie de Parkinson.

Bénéfices attendus

Dans notre vie quotidienne, nous devons continuellement faire des choix entre actions potentielles, que ces choix soient guidés par des stimuli sensoriels externes (feu rouge = appui sur la pédale de frein ; feu vert ; appui sur l’accélérateur), ou par des indices de valeurs acquis par l’expérience (mouvement du bras vers la droite pour prendre une tasse de café, ou à gauche pour prendre la bouteille de jus d’orange). Les mécanismes neuronaux sous-tendant ces sélections et exécutions d’actions sont donc sollicités en permanence mais malgré des décennies de recherche, leur compréhension reste incomplète et controversée. Les données de la littérature les plus récentes indiquent que les décisions entre actions seraient déterminées dans les mêmes structures que celles impliquées dans la préparation et l’exécution de l’action, le cortex sensorimoteur, selon un mécanisme computationnel comprenant un signal d’urgence qui pousse les sujets à agir en situation d’incertitude. Elles suggèrent également que les ganglions de la base (BG) fourniraient ce signal d'urgence, permettant l’ajustement du compromis vitesse-précision en fonction du contexte dans lequel la tâche est effectuée. De façon importante, les BG sont interconnectés avec de nombreuses aires corticales et il est aujourd’hui admis que la compréhension du fonctionnement de ces noyaux nécessite l’étude du réseau cortico-ganglion de la base dans son ensemble. Ce projet vise donc à tester l’hypothèse novatrice selon laquelle les ganglions de la base régulent la prise de décision et l’exécution de l’action en fournissant aux structures cérébrales, notamment corticales, responsables du choix de l’action un signal « énergisant » appelé urgence, permettant de choisir et d’agir au moment opportun et à la bonne vitesse. En soutient de cette hypothèse, une incapacité à décider au bon moment ou à agir avec la vitesse appropriée est caractéristique de nombreux troubles neuropsychiatriques et neurologiques basés sur un dysfonctionnement des ganglions de la base, tels que l’impulsivité, les troubles obsessionnels compulsifs ou la maladie de Parkinson.

Procédures

Les animaux recevront un entrainement sur une tâche comportementale avec renforcement positif (pastilles sucrées ou recompenses liquides) dans une salle de test (EU 1/2). Lors de cet entrainement, les animaux pourront être amenés à suivre un protocole de controle de la motivation pour les encourager à réaliser les séances comportementales. Nombre : les quatre animaux. Durée des sessions 1–3 heures. 5 jours par semaine. La durée de l'entrainement et du controle de la motivation associé dépendront de la capacité des animaux à apprendre à réaliser la tâche comportementale, mais n'excède généralement pas un an et demi. Les singes passeront également des IRM (EU 1/2) et des examen de tomodensitométrie (CT-scan) (EU 2/2) sous anesthésie générale. Nombre : 1 IRM & 3 CT par animal. Durée : IRM 1 heure, CT 30 min. Les singes passeront quatre chirurgies - pour l'implantation de dispositifs d'enregistrement neurophysiologique et le retrait de ces dispositifs (EU 1/2). Nombre : Tous les animaux. Durée : de 3 à 6 heures. En cas d'infection suspectée, des prélèvements sanguins seront effectués chez l'animal sous anesthésie afin d'évaluer son état immunologique. En outre, des prélèvements locaux pourraient être réalisés sur un animal vigile maintenu avec la tête fixe, si nécessaire, dans le but de caractériser les souches bactériennes responsables de l'infection et de déterminer le traitement antibiotique approprié. Les singes fourniront des enregistrements intracérébàraux lors des sessions d'enregistrements électrophysiologiques avec renforcement positif (jus de fruit) dans une salle de test (EU 1/2). Nombre : les quatre animaux. Durée des sessions 1–3 heures. 5 jours par semaine. Pour la réalisation de ces enregistrements électrophysiologiques, les animaux seront habitués à un protocole de contrôle hydrique. La durée des enregistrements électrophysiologiques et du controle hydrique associé dépendront de la capacité des animaux à réaliser la tâche comportementale, et à notre capactité à collecter les données neurophysiologiques nécessaires pour répondre aux questions du projet. Nous anticipons une durée n'excédant pas une année et demi.

Impact sur les animaux

Durant la phase d'entraînement à la tâche comportementale, l'application d'un contrôle de la motivation (controle alimentaire ou hydrique) pour motiver les animaux à travailler peut occasionner un certain inconfort. Toutefois, les animaux comprennent rapidement que leur coopération et la réalisation de la tâche leur garantissent l'accès à leur ration journalière complète et des friandises en bonus. Concernant les acquisitions de données IRM ou CT-scan, réalisées sous anesthésie générale, un inconfort lié à l’anesthésie (fatigue, nausées, vomissements) peut survenir au réveil de l'animal mais il s'estompe rapidement. Pour ce qui est des interventions chirurgicales (i.e. l'implantation du plot de fixation de la tête et du dispositif d'enregistrements électrophysiologiques), des douleurs post-opératoires peuvent être présentes. Cependant, une médication appropriée, incluant des analgésiques, des anti-inflammatoires et des antibiotiques si nécessaires, est mise en place en collaboration avec le vétérinaire pour les minimiser.

Devenir

A la fin de la procédure, les animaux pourront participer à un autre projet ou gagner un lieu de vie approprié pour leur retraite.

Remplacement

Il est de nos jours impossible de recueillir les données nécessaires à la réalisation de ce projet à partir d'expériences qui n'impliqueraient pas les animaux, et les primates non humains en particulier. En comparaisons à d’autres espèces animales, les expériences menées chez le singe macaque présentent plus de pertinence pour la compréhension des fonctionnements et disfonctionnement de la cognition et de l’action humaine en raison des capacités cognitives et motrices de cet animal très proches de celles de l’humain, et des similarités structurelles du cerveau entre les deux espèces. Il est donc impossible de répondre à la question du remplacement dans ce projet.

Réduction

Pour des questions de robustesse et de reproductibilité des résultats, chaque question posée doit être abordée en fournissant des données complètes sur plusieurs animaux, selon la pratique habituelle en électrophysiologie sur primate non humain. Ce projet a été planifié afin de maximiser la quantité de données que l’on peut obtenir avec chaque animal et donc minimiser le nombre d'animaux nécessaires à cette étude. Plusieurs types de données seront collectées sur chaque animal : comportementales, psychophysiques, électrophysiologie musculaire et neuronale. De plus, la technique d’enregistrement neurophysiologique employée pour ce projet, technique largement utilisée par de nombreux laboratoires et ayant demontré son efficacité pour caractériser l'activité cérébrale, permettra de collecter de nombreuses données en un minimum de temps, réduisant ainsi le risque de recours à des animaux supplémentaires afin de guarantir la puissance statistique des résultats.

Raffinement

L’animalerie dans laquelle les animaux seront hébergés est spécialement étudiée pour favoriser le bienêtre animal. L'animalerie dispose de lumière naturelle, de distractions grâce aux vues sur l'activité humaine, de contacts sociaux, d'activités quotidiennes et un espace plus vaste dans lequel les animaux peuvent non seulement bouger mais aussi s'échapper comme ils le feraient dans la nature en cas de tension entre eux. Le contrôle de la motivation des animaux est choisi afin d’avoir le moins d’impact possible sur leur bien-être (mise en place progressive et individualisée du contrôle de la motivation, par contrôle alimentaire en priorité et hydrique en dernier recours). Dans tous les cas, les singes seront incités à coopérer et participer aux manipulations par le biais du renforcement positif. Les enregistrements électrophysiologiques sont conçus pour supprimer les gênes quotidiennes associées à ce type de procédure et les implants chirurgicaux seront fabriqués « sur mesure » pour diminuer les risques de complications post-chirurgicales. La pose de ces implants sera faite sous anesthésie générale et contrôle antidouleur permanent, en condition aseptique stricte. La chaise dans laquelle les singes effectueront la tâche est large et de type « ouverte », conçue pour que la contention soit minimale. Le matériel permettant de mesurer et enregistrer le mouvement des yeux et la taille de la pupille est basé sur l’analyse d’images vidéo et ne constitue donc aucune gêne pour l’animal. Des CT scan seront réalisés une fois que le singe sera implanté avec le dispositif d'enregistrements électrophysiologiques, dans le but de vérifier la position des électrodes en superposant ces images aux clichés d'IRM anatomique de l'animal. Lors des examens d’imageries, l'animal ainsi que ses paramètres physiologiques sont surveillés pendant toute la durée de l’examen. Cette procédure constitue un raffinement majeur, puisqu'elle permet d'éviter des analyses histologiques post-mortem et évite donc la mise à mort des animaux à la fin des procédures. Enfin, les implants chirurgicaux seront retirés à la fin de la procédure et les animaux pourront participer à un autre projet ou gagner un lieu de vie approprié pour leur retraite.

Choix des espèces

Les expériences proposées dans ce projet reposent sur des questions qui peuvent seulement être résolues par des études chez le singe, et ce pour les raisons suivantes : La prise de décision entre actions et un comportement dit « interactif », qui nécessite souvent l’utilisation des bras et des mains guidés la vision pour atteindre et manipuler les objets qui nous entourent. Cette caractéristique exclue de fait le modèle rongeur (animaux se basant principalement sur l’olfaction pour l’exploration, comportement de transport des membres supérieurs et préhension pauvre) ainsi que les animaux plus anciens phylogénétiquement comme modèles préférentiels pour l’étude des bases neuronales de la prise de décision entre mouvements du bras dirigés vers un but. Les animaux sont utilisés à l'âge adulte ou jeune adulte (le developpement du cerveau doit être complet).

Tués à l'issue d'une sixième intervention menée sans réveil, pour prélever la trachée greffée et de la muqueuse nasale, 20 porcs vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit six chirurgies sous anesthésie générale sur 56 jours, dont une de quatre à cinq heures, avec un prélèvement de 50 mL de sang à chaque anesthésie. Le porteur attend des douleurs cervicales de cinq à six jours, des troubles de la déglutition, un risque d'infection du site opératoire et, pour les animaux porteurs d'un stent, des difficultés respiratoires si le dispositif se déplace. Il décrit le remplacement trachéal chez l'humain comme une impasse thérapeutique et conclut que le recours à l'expérimentation animale est "indispensable" avant tout essai clinique.

Objectifs

En chirurgie des voies aériennes pédiatriques, les maladies nécessitant d’enlever une grande partie de la trachée sont des impasses thérapeutiques. En effet, une résection étendue nécessite un remplacement trachéal dont la technique chirurgicale n’est pas maitrisée à ce jour. De nombreuses techniques de remplacement ont été publiées chez l’adulte et l’enfant, avec des suites opératoires compliquées. Le remplacement trachéal reste exceptionnel. Néanmoins, la problématique clinique demeure. Notre équipe a fait le choix d’un projet de recherche de remplacement trachéal avec un procédé de décellularisation. L’objectif du projet est l’évaluation in vivo de ce remplacement de trachée par une étude comparative de la survie sans événement respiratoire et de l’aspect endoscopique après remplacement trachéal avec et sans stent trachéal.

Bénéfices attendus

A ce jour, il n’y a pas d’étude comparative de l’évolution clinique et endoscopique d’un modèle vivant de gros animal après un remplacement trachéal. Cette étude comparative permettra d’analyser d’une part les événements cliniques et endoscopiques survenant dans les suites à court et moyen termes, avec ou sans stent trachéal, et d’autre part les processus cellulaires, tissulaires et systémiques sous-jacents. Les différences attendues, dans le groupe avec stent par rapport au groupe sans stent, sont une diminution des événements respiratoires obstructifs par fragilisation de la trachée et diminution du calibre de la trachée. Les bénéfices à long terme seront la preuve de concept de la fiabilité du remplacement trachéal par décellularisation et la possibilité d’une étude du remplacement trachéal chez l’homme. De plus, des résultats positifs permettront également d’envisager la technique pour des indications différentes

Procédures

20 porcs auront six interventions chirurgicales sous anesthésie générale. La première intervention dure 60 minutes. La deuxième dure 240 à 300 minutes. Les troisième, quatrième, cinquième interventions durent 30 minutes. La sixième intervention dure 90 minutes et est sans réveil. Un prélèvement sanguin de 50 mL sera réalisé lors de chaque anesthésie générale. Les interventions auront lieu sur une période de 56 jours.

Impact sur les animaux

La première intervention peut être génératrice de stress et de douleur modérée dont la durée prévisible est de 3 à 4 jours. L’infection du site opératoire est une complication potentielle. Le prélèvement du muscle peut entrainer des douleurs modérées à la mobilisation de la tête. Il n’y pas de trouble de déglutition attendu. La perte de poids, sauf cause infectieuse, n’est pas attendue. La deuxième intervention peut être source de difficulté à respirer soit aiguë, soit progressive dans le temps. Il n’y a pas de risque hémorragique attendu. Des douleurs modérées sont attendues au site opératoire cervico-trachéal, d’une durée prévisible de 5-6 jours. Le prélèvement musculaire peut entraîner des douleurs modérées à la mobilisation de la tête. Le geste trachéal peut générer des troubles modérés de la déglutition. Les difficultés majeures d’alimentation ne sont pas attendues. Des douleurs cervicales légères à modérées sont attendues après les interventions 3, 4, et 5, d’une durée prévisible d’un à deux jours. Pour les animaux qui seront porteurs de stent trachéal, une mobilisation du stent peut également être cause de difficulté à respirer.

Devenir

Les 20 animaux seront mis à mort à l’issue de la sixième intervention pour prélèvement du complexe trachée native-matrice trachéale implantée, et pour prélèvement de muqueuse nasale.

Remplacement

Le remplacement n’est pas possible car l’étude porte sur le remplacement trachéal circonférentiel au sein d’un organisme vivant complexe (avec une anatomie proche de celle de l’homme). Il n’y a ni modèle in vitro ni modèle in silico. Par ailleurs, cette étude n’a pas été rapportée par une autre équipe à ce jour. Le recours à l'expérimentation animale est indispensable pour ce projet avant la réalisation d’essais cliniques chez l’homme.

Réduction

Nous avons déjà débuté les études chirurgicales d’implantation sterno-céphalique sur des porcs vivants. Ces chirurgies nous ont permis d’affiner et de perfectionner les techniques chirurgicales au préalable, et d’étudier la sécurité de cette intervention. Le nombre total d’animaux a été calculé́ en respectant les critères pour une analyse statistique non paramétrique par échantillons appariés. Les extrémités du remplacement seront conservées pour études histologiques, immunologiques et biomécaniques. Les prélèvements non utilisés seront cryopréservés ou fixés pour une possibilité d’étude rétrospective sans recourir à de nouvelles expérimentations animales. Enfin lors de la mise à mort, sur le principe de la mutualisation des prélèvements, d’autres tissus du porc pourront également être mis à disposition de nos collaborateurs dans le but de réduire le nombre d’animaux utilisés, de manière globale, en expérimentation animale.

Raffinement

La méthodologie utilisée nous permettra d’assurer l’absence de souffrance inutile et le bien-être des animaux. Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation et adaptées en accord avec le personnel de l’animalerie (les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum; le milieu est enrichi). Le vétérinaire référent du Laboratoire passera une fois par semaine et à la demande des zootechniciens si besoin. Durant les périodes post-opératoires immédiates, le suivi des animaux est quotidien à l’aide d’une grille de suivi des points limites définis a priori (dyspnée, alimentation, perte de poids, douleur). Les animaux auront un traitement antalgique adapté. Afin d’éviter une surinfection de la zone de greffe, une antibioprophylaxie systématique sera administrée. En cas de signes externes de souffrance (perte de poids, prostration, fièvre) ou de difficulté aiguë à respiratoire sans traitement possible, les animaux seront mis à mort.

Choix des espèces

Parmi les différents modèles animaux envisageables (rongeurs, lapins, chèvre, mouton, porc), le porc a une trachée dont les caractéristiques anatomiques et biomécaniques se rapprochent le plus de celle de l’homme. De plus, des modèles de porcs sont déjà utilisés dans d’autres études de remplacement trachéal. Enfin, l’immunologie du cochon est bien connue. Cette connaissance établie facilitera notre analyse de la réaction inflammatoire potentielle sur le site de greffe. Animaux matures sexuellement pour limiter la croissance des tissus, plus intense chez les animaux en croissance (juvéniles). L'âge est relativement secondaire en revanche nous visons des animaux dont le poids est stabilisé entre 45 et 60 kg. Cette stabilité (relative) du poids est habituellement atteinte entre 12 et 18 mois.

Un rein prélevé par chirurgie ouverte, transporté par drone, puis regreffé au même animal avant l'ablation du rein restant: 9 porcs subissent cette séquence au cours d'une procédure unique de sept jours, d'un niveau de souffrance modéré, et sont tués au septième jour pour analyse histologique du greffon. Chaque animal est à la fois son propre donneur et son propre receveur, avec une heure de chirurgie pour le prélèvement, trois heures pour la transplantation, un cathéter central, des prises de sang quotidiennes et un hébergement individuel jusqu'à reprise de la diurèse. Le projet porte sur le mode de transport, le drone étant présenté comme une solution prioritaire pour ramener la durée d'ischémie sous dix heures, avec un intérêt économique et sécuritaire déclaré. Le porteur écrit que trois porcs par groupe ne permettent aucune analyse statistique, tout en jugeant cet effectif suffisant pour fonder la sécurité du dispositif avant son autorisation en clinique humaine.

Objectifs

Le plan ministériel (ministère de la santé) pour le prélèvement et la greffe d’organes et de tissus 2022-2026 en coordination avec l’Agence de BioMédecine a pour objectif de diminuer la durée moyenne de transport des organes. Le but est d’atteindre pour les transplants rénaux une durée d’ischémie au cours du transport < 10 heures. L’utilisation de systèmes d’avions pilotés à distance (drones aériens) fait partie des solutions prioritaires car il permet de diminuer significativement la durée de transport des transplants. Il présente aussi un intérêt sécuritaire en diminuant le nombre d’intervenants et travailleurs nocturnes et également un intérêt économique. Le transport de transplants rénaux par drones représente néanmoins un challenge et fait apparaitre de nouvelles problématiques non explorées (Condition non pressurisée et non thermo-régulée, avec exposition des transplants à des température décroissantes et à des vibrations). L’objectif de ce projet est d’évaluer l’utilisation d’un nouveau mode de transport par drones des transplants rénaux. Notre projet vise à réaliser une première en utilisation d’un drone développé pour le transport d’organe avant autorisation en clinique humaine.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus de ce projet sont d’apporter des données de sécurité de l’utilisation des drones dans le transport des transplants rénaux. Les évaluations biopsiques visent à évaluer l’absence de lésion histologique. La surveillance clinique vise à assurer la reprise de fonction des transplants après transport. Ces données de sécurité permettront la mise en place des premiers protocoles de transport des transplants rénaux en clinique humaine.

Procédures

Ce projet prévoit l’utilisation de 9 porcs sur une procédure unique expérimentale de 7 jours reproduisant un processus complet de transplantation rénale avec prélèvement, transport du transplant, transplantation et suivi. - Sous anesthésie générale, un prélèvement rénal gauche sera réalisée par chirurgie ouverte. (1 heure) - Après transport des transplants rénaux selon 3 distances de références avec une phase de décollage, de vol et d’atterrissage Sous anesthésie générale, transplantation rénale puis néphrectomie droite seront réalisées par la même cicatrice de chirurgie. (3 heures) . - Un suivi des animaux sera réalisé pendant 7 jours avec une surveillance clinique, de la diurèse et par prises de sang quotidiennes sur cathéter central. - Mise à mort des sujets sous procédure d’anesthésie

Impact sur les animaux

Les nuisances ou effets indésirables attendus sur les animaux pourraient inclure : • Anesthésie profonde et prolongée des animaux • Effets secondaires systémiques liés à l'anesthésie générale et ou aux médicaments administrés pendant les procédures chirurgicales et pour la gestion de la douleur post-opératoire. • Douleur en lien avec la chirurgie abdominale. • Risques de complications chirurgicales telles que l'infection des plaies ou les saignements. • Hébergement individuel des animaux pour surveiller la diurèse jusqu’à reprise franche de la diurèse.

Devenir

Au 7ème jour, les porcs seront euthanasiés sous procédure complète d’anesthésie générale, pour prélèvement et analyse histologique du greffon explanté.

Remplacement

L'étude de la fonction d’un organe dans sa complexité, ne peut se concevoir que dans un modèle animal pré-clinique (donneur), il n’existe pas de remplacement possible pour ces expérimentations qui répondent cependant aux exigences de réduction et de raffinement. Cependant, de façon à réduire le nombre d’animaux utilisés, les modèles porcins seront à la fois leur donneur et leur receveur pour diminuer le nombre de sujet nécessaire.

Réduction

Il s’agit d’une première étude de sécurité. L’inclusion de 3 porcs par groupe permet d’avoir des éléments de sécurité nécessaires pour passer aux groupes suivants. Bien que le nombre de 3 animaux par groupe ne permettent pas une analyse statistique des résultats, il est suffisant pour cette première étude de sécurité. En cas de lésions trop importantes des transplants, les porcs suivants ne seront pas inclus. De façon à réduire le nombre d’animaux utilisés, les modèles porcins seront à la fois leur donneur et leur receveur pour diminuer le nombre de sujet nécessaire.

Raffinement

Une attention particulière sera portée au raffinement dans l’hébergement individuel et dans la prise en compte des souffrances de l’animal. A leur arrivée les animaux seront hébergés en groupe durant une période d’acclimatation pré-expérimentale de 7 jours minimum. La température de la pièce sera maintenue à la même température que chez l’éleveur et l’alimentation sera poursuivie telle que chez l’éleveur de façon à établir une continuité et diminue le stress thermique et alimentaire. Une alimentation humidifiée sera apportée aux animaux en post-opératoire pour faciliter la prise alimentaire. Un pansement gastrique par Keal 1g per os sera apporté une fois par jour aux porcs pour diminuer le risque d’ulcère gastrique. Les procédures chirurgicales se dérouleront sous anesthésie générale avec une analgésie adaptée. Durant les opérations, les porcs seront installés sur des tapis chauffants. Un gilet avec une voie veineuse centrale sera installée sur chacun des animaux pour faciliter l’administration IV des antalgiques, faciliter l’hydratation des sujets et enfin faciliter le prélèvement des biologies sanguines. L’utilisation d’un cathéter central permet d’éviter l’usage itératif d’anesthésies légères nécessaires aux prélèvements veineux périphériques. Enrichissement du milieu : Des Jouets et une diversification seront à disposition pendant toute la phase d’expérimentation, conformément aux moyens disponibles dans l’animalerie. Les animaux seront hébergés collectivement pendant la phase d’adaptation. Après début de la phase expérimentale à proprement parler, les animaux seront hébergés individuellement pour permettre le déroulement des expérimentations dans de bonnes conditions. Un hébergement collectif n’est pas possible durant cette phase du fait de l’utilisation de cages métaboliques associée au suivi de la diurèse et à des gilets de maintien de la voie veineuse centrale. Les porcs seront cependant hébergés au sein d’une même pièce, dans des boxes accolés avec contact olfactif, visuel et auditif. Un enrichissement et contact avec les animaliers sera alors accru pendant cette phase.

Choix des espèces

La race de porc utilisée est Landrace x Piétrain x Large White. Le modèle porcin est le modèle de référence en transplantation rénale car la physiologie rénale est proche de celle humaine. L’anatomie abdominale ainsi que la physiologie du porc de 70 kg sont proches de celles de l’homme adulte et font donc de cette espèce un excellent modèle pré-clinique pour l’analyse des transplants rénaux. Jeunes mâles, 70Kg, similitude anatomique et physiologique avec un homme adulte au niveau abdominal. Modèle de référence pour l’analyse des transplants rénaux.