Recherche appliquée

120 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Elles reçoivent sous anesthésie une greffe de cellules cancéreuses colorectales sous la peau, puis deux injections d'immunothérapie directement dans la tumeur, dont le porteur indique qu'elles peuvent provoquer irritation, nécrose et saignement de la tumeur. La masse tumorale peut gêner leurs déplacements dans la cage, et l'objectif déclaré est de finaliser et publier des travaux menés les quatre années précédentes sur le rôle d'une protéine de l'autophagie dans les lymphocytes T. Les souris qui ne développent pas de tumeur ne sont pas épargnées pour autant, le porteur prévoyant de les affecter à des prélèvements d'organes et à l'apprentissage des gestes de base par les nouveaux expérimentateurs.

Objectifs

Elément important de l’arsenal thérapeutique contre les cancers, les immunothérapies visent, par différentes stratégies, à stimuler le système immunitaire pour l’aider à détruire les cellules cancéreuses. Notre programme a pour objectif de finaliser et publier des travaux réalisés par l’équipe au cours des 4 années précédentes qui étudient les fonctions de protéines de l’autophagie, un processus de dégradation des constituants intracellulaire, dans les réponses immunitaires antitumorales et l’efficacité d’immunothérapies anticancéreuses. Nous nous intéresserons en particulier au rôle de la protéine de l’autophagie dénommée FIP200 dans un type de cellules immunitaires, les lymphocytes T (des globules blancs), qui sont capable de détruire des cellules cancéreuses. Nous testerons si l’absence de FIP200 dans les lymphocytes T module leurs capacités anti-tumorales suite à l’administration d’une immunothérapie anticancéreuse basée sur l’activation de la protéine STING (Stimulatory of Interferon Genes) connue pour activer les réponses immunitaires antitumorales assurées par les lymphocytes T et actuellement en cours d’évaluation chez l’homme pour le traitement de cancers.

Bénéfices attendus

Nos travaux suggèrent que certaines protéines impliquées dans l’autophagie limitent les réponses immunitaires anticancéreuses, en particulier lors de la stimulation de la protéine STING par ses activateurs. Les expériences que nous proposons de réaliser à l’aide de souris exprimant ou non la protéine FIP200 dans leurs lymphocytes T, les rendant ainsi capables ou non d’autophagie, permettront de déterminer le rôle de l’autophagie des lymphocytes T dans leurs capacité antitumorales et dans l’efficacité des immunothérapies basées sur l’activation de STING. Pour cela, nous suivrons la croissance de tumeurs chez les souris dont les lymphocytes T sont capables ou non d’autophagie suite au traitement par immunothérapies et nous étudierons plus précisément les capacités de ces lymphocytes T infiltrant les tumeurs à produire des médiateurs immunitaires aux fonctions antitumorales

Procédures

Les animaux seront soumis à une injection de cellules cancéreuses en sous-cutanée afin leur greffer une tumeur et à deux injections intratumorales d’immunothérapie basée sur l’activation de STING. Ces injections, de durée inférieure à 10 secondes seront réalisées sous anesthésie générale à l’aide d’isofluorane afin de limiter les nuisances

Impact sur les animaux

Les procédures expérimentales ont été définies de manière à minimiser les dommages, douleurs, de souffrance et d’angoisse. La croissance et la masse tumorale peuvent entrainer une potentielle gêne au mouvement pour l’animal au cours du temps, pouvant contribuer à une diminution de la mobilité dans la cage. Bien que nos précédents travaux n’aient pas mis en évidence d’effets secondaires fréquents (Benoit-Lizon et al, JITC, 2022), nous pourrons observer des signes de fatigue ou une perte de poids. Des signes d’irritation ou de nécrose, amenant au saignement de la tumeur, peuvent potentiellement apparaitre suite au traitement par voie intratumorale.

Devenir

A l’issue des procédures expérimentales, les animaux porteurs de tumeurs seront mis à mort soit pour nous permettre de collecter les tumeurs et les cellules immunitaires qui les infiltrent à un temps adapté à nos analyses, soit suivant les points limites définis de façon à limiter les nuisances (gênes, souffrance) qui peuvent survenir. Même si des régressions tumorales peuvent être observées suite au traitement, une reprise de la croissance tumorale après l’arrêt du traitement est toujours possible et nécessite la mise à mort de l’ensemble des souris. Bien que les procédures expérimentales permettent un développement tumoral chez la quasi-totalité des animaux, les animaux ne développant pas de tumeur resteront sous surveillance hebdomadaire pour s’assurer de l’absence d’un développement tumoral tardif et pourront être dédiés à des prélèvements d’organes et expériences menées ex vivo ainsi qu’à l’apprentissage des gestes de base pour les nouveaux expérimentateurs.

Remplacement

Le cancer est une maladie complexe dont la progression implique des interactions entre cellules cancéreuses et cellules immunitaires dans le microenvironnement tumoral dont la reconstitution la plus fidèle est possible seulement dans un organisme vivant. En effet, la recherche a permis de comprendre l’importance de l’environnement dans lequel le cancer se développe et les multiples interactions avec le système immunitaire. En conséquence, pour être prédictifs, les évaluations de nouvelles thérapies anticancéreuses doivent être réalisées sur des organismes vivants. En outre, nous testons l’efficacité d’une stratégie d’immunothérapie, l’activation de la protéine STING, à l’action anticancéreuse connue mais qui semble apporter des résultats variables en pratique clinique. Il apparaît donc important de revenir au modèle murin pour identifier à l’échelle moléculaire les freins au succès de cette immunothérapie, en particulier ceux qui implique des interactions entre cellules immunitaires et cellules cancéreuses. Les données obtenues seront complétées d’expériences menées in vitro pour une approche globale.

Réduction

Le modèle cellulaire de cancer colorectal (MC38) utilisé pour ce projet chez des souris immunocompétentes est parfaitement maitrisé par les expérimentateurs de notre équipe tout comme les modalités de traitement, évitant ainsi de réaliser des étapes de mise au point et réduisant ainsi le nombre d’animaux. Les groupes expérimentaux sont constitués de n=6 individus pour le suivi de croissance tumorale (expérience répétée 2 fois) et n=3 individus (expérience répétée 3 fois) pour l’analyse détaillée des capacités antitumorales des lymphocytes T infiltrant les tumeurs. Nous disposerons ainsi d’une puissance statistique suffisante pour l’évaluation des effets de nos traitements et du rôle de l’autophagie dans leur efficacité grâce aux tests statistiques adéquats. Autant que possible, des expériences permettant de répondre à nos questions scientifiques seront réalisées in vitro à partir de lignées cellulaires et ex vivo à partir de cellules immunitaires isolées après mise à mort des animaux décrite dans le paragraphe dédié

Raffinement

Les souris seront hébergées dans un environnement adapté et enrichi. L’hébergement se fera en groupe pour favoriser les contacts sociaux et éviter le stress et le calme sera maintenu tant que possible dans la salle d’hébergement. Du matériel d’enrichissement permettant la construction de nids (ex : coton) ou leur permettant de se cacher (contenant ou tube opaque) et de développer leur répertoire comportemental sera fourni. Afin de prendre les mesures nécessaires pour améliorer le bien-être animal, les souris seront observées quotidiennement par le personnel de l’animalerie et trois fois par semaine par les expérimentateurs lors de leurs interventions (injections, pesées, mesures du volume tumoral à l’aide d’un pied à coulisse). Les souris disposeront d’une phase d’habituation à être manipulées par les expérimentateurs pour réduire leur appréhension. Des antalgiques seront utilisés en cas de douleur observée. Si les points limites que nous avons établis sont atteints, les souris seront mises à mort selon la méthode décrite ci-dessus.

Choix des espèces

Du point de vue scientifique, il est nécessaire de fixer des paramètres génétiques (délétion de Fip200 dans les lymphocytes), ce qui n’est faisable qu’à partir d’un animal génétiquement modifié. La souris dont la génétique est bien connue, est quantitativement la plus représentée des espèces d’animaux transgéniques, il s’agit donc d’une espèce pertinente. En outre, l’étude des interactions entre cellules cancéreuses et cellules immunitaires du microenvironnement tumoral chez la souris est une approche validée par la communauté scientifique dans notre domaine de recherche. Ce modèle animal est le plus utilisé pour l’évaluation préclinique de l’efficacité anticancéreuse de nouvelles thérapies. D’un point de vue technique, les coûts limités de maintenance, et le taux de reproduction élevé de la souris permettront la création des groupes d’animaux requis sur une période de courte durée. Les animaux seront utilisés à l’âge adulte (entre 6 et 12 semaines), âge auquel les animaux possèdent un système immunitaire mature permettant une meilleure stabilité et meilleure reproductibilité des expériences.

Une partie des souris utilisées est privée d'interféron gamma, donc incapable de contrôler le parasite qu'on lui inocule, et une autre partie est constituée de souriceaux de sept jours. 1 870 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. L'inoculation de Cryptosporidium et l'administration des molécules candidates passent par un à cinq gavages par animal, sans anesthésie ni analgésie, le porteur indiquant qu'un anti-inflammatoire modifierait la réponse immunitaire et donc la prolifération du parasite. Les adultes immunodéficients peuvent se retrouver prostrés au bout d'une dizaine de jours, et toutes sont tuées en fin d'expérimentation, l'hébergement en zone confinée avec un pathogène transmissible à l'humain interdisant selon le porteur toute autre issue.

Objectifs

Le présent projet vise à évaluer (1) l’efficacité de molécules candidates anti-cryptosporidiennes présélectionnées in vitro sur des modèles murins (adulte et nouveau-nés) selon plusieurs schémas de traitements, (2) à vérifier si un mécansime de resistance vis-à-vis de celles-ci peut se produire rapidement et si ces traitements impactent le microbiote intestinal. La voie orale représente la voie privilégiée pour que la molécule soit en contact direct avec le parasite qui se développe dans la partie apicale des cellules épithéliales intestinales et qui n’est jamais plus invasif. Nous fixons comme prérequis aux expérimentations in vivo l’obtention d’un index de sélectivité (IS) qui soit supérieur à celui de la molécule de référence ie un antiparaistaire connu soit un index de sélectivité IS faible entre 2 et 3. A titre d’exemple, une molécule que nous avons identifié a un IS élevé et publié.

Bénéfices attendus

Le besoin de posséder des molécules efficaces et sures est un besoin fort que ce soit pour traiter la cryptosporidiose humaine ou animale. Nous attendons de ce projet l’identification de quelques molécules candidates capables d’entrer dans la suite du processus de validation de nouveaux composés, ie des essais de non toxicité- non carcinogène fins réalisées par des partenaires externes et après avoir pris contact avec un industriel intéresssé pour mettre ce produit sur le marché (la demande est forte). Ces étapes voient nombre de composés recalés. Il est donc important d’avoir un arsenal de composés pour qu’in fine quelques uns aient la chance de passer toutes les étapes et d’entrer sur le marché afin d’améliorer le bien être et la santé des animaux et de l’homme. L’objectif à moyen terme est bien de disposer d’un nombre suffisant de molécules pour traiter la cryptosporidiose et faire face à certains mécanismes de résistance. Leur repositionnement vers d’autres parasites apicomplexes sera envisagé avec nos collaborateurs afin d’en accroitre encore la portée thérapeutique.

Procédures

Inoculation et/ou traitement par gavage par voie orale des souris vigiles contentionnés, 1 à 5 fois et moins de 5 min.

Impact sur les animaux

L’infection par C. parvum conduit à des diarrhées chez l’homme et les ruminants. Chez les rongeurs, on n’observe pas de diarrhée mais un ramolissement des fèces. Pour les animaux témoins immunodéficient en interféron, on peut observer des prostrations des animaux après une dizaine de jours. Un suivi quotidien est réalisé et si un ou plusieurs points limites sont obervées. L’infection n’induit jamais de mortalité chez les souriceaux. Les animaux post-traitements sont suivis régulièrement pour observer si un effet indésirable est observé (baisse d’appétit, allergie au produit...), et s’il est constaté une atteinte des points limites tels que définis dans le protocole experimental. Un stress léger est attendu lors de la contention par gavage.

Devenir

Les animaux sont entrés dans des protocoles expérimentaux en zone confinée avec des pathogènes zoonotiques (risque pour l'homme) de classe II. Ils sont donc euthanasiés en fin d’expérimentation et des prélèvements seront réalisés (sang, tissus...) afin de comprendre l'efficacité thérapeutiques des différents traitements.

Remplacement

Nos protocoles expérimentaux sont programmés pour que les essais in vivo ne soient réalisés qu’une fois l’effet démontré de la molécule in vitro sur des lignées de cellules épithéliales ainsi que sa toxicité (test de mortalité cellulaire), sa solubilité dans un tampon compatible avec une administration orale et que la molécule à évaluer démontre un meilleur potentiel que la molécule de référence. L’utilisation d’organoïde n’apporte que peu d’informations supplémentaires. En effet nos cibles thérapeutiques sont localisées dans le parasite lui-même et pas au sein de la cellule hôte. De plus, les organoides n’intègrent pas l’environnement enzymatique agressif du tube digestif qui est susceptible de modifier la biodisponibilité et engendrer une modification chimique du composé. Les composés administrés in vivo peuvent en effet être modifiés par l’environnement complexe du tube digestif (pH, enzymes, etc.) ce qui est difficilement prédictif.

Réduction

Le criblage initital in vitro (efficacité, toxixité, solubilité) permet de réduire considérablement l’utilisation du nombre d’animaux. D’autre part notre organisation chronologique des expériences types est mis en place pour réduire à nouveau substantiellement (petits échantillons, non paramétriques), le nombre d’animaux. Le nombre d’animaux utilisés est d’autre part calculé au minimum pour pouvoir garantir l’utilisation de tests statistiques considérant le modèle cryptosporidium chez les rongeurs (modèle de souris sadulte immunodéficientes, modèle de souriceaux de 7 jours). Ces calculs sont basés sur notre longue expérience accompagnée d’une analyse de la littérature réalisée en amont notamment dans le cas ou le composé est repositionné par exemple, et sur un calcul de test de puissance sur nos données.

Raffinement

Un suivi quotidien de l’état de santé des animaux sera réalisé avec une surveillance systématique de points limites. Points limites pour les souris selon l’âge de l’animal pendant au plus 24 à 48h, conduira de fait à l’euthanasie des animaux. Cela s’applique à toutes expériences et procédures citées dans ce document. Adulte (IFNg-/-) : Points limites = au moins un des points suivant en sus des poils hérissés : dos arqué, prostration, mobilité hésitante et aléatoire, yeux mi-clos. Souriceaux : Points limites = mobilité réduite, ou mise à l’écart du nid de façon prolongée par la mère. Toute atteinte du point limite déclenche l’euthanasie de l’animal Les animaux sont hébergés au minimum par 2 dans des cages sur litière et un enrichissement avec des feuilles de papier cellulose, bâtonnets de bois et maison rigide rouge. Et en plus des fils fins de papier kraft non blanchi sont mis pour que les femelles gestantes constituent leurs nids adin de positionner les souriceaux. Ils créent ainsi un tapis doux, élastique et confortable, ce qui en fait un matériau de nidification idéal. L’eau et l’aliment sont ad-libitum. On a une procédure légère à modérée et l’utilisation d’anti-inflammatoires agirait sur la réponse immune et donc sur la prolifération du parasite. Il est décrit dans la littérature, que l’anesthésie peut modifier la réponse immunitaire, le développement du parasite et leur voie de signalisation ce qui serait incompatible avec la finalité de la procédure et l’objectif du projet. Des interactions médicamenteuses peuvent aussi avec lieu entre les antiparasitaires testés et les des anesthésiants et analgésiants déjà décrits des études similaires. Une récompense positive, telle que popcorn ou graine de tournesol, est prévue après un acte.

Choix des espèces

Tout comme les chercheurs internationaux sur ce modèle, nous utilisons en première intention le modèle murin (avant les ruminants) qui reproduit bien l’infection et permet d’évaluer efficacement l’efficacité des drogues. Deux modèles sont utilisés, le modèle de souriceaux de 7 jours qui reproduit la susceptibilité des jeunes ruminants à cryptosporidium et le modèle de souris déficientes pour l'interféron gamma (une cytokine clé dans le contrôle du parasite) qui reproduit la susceptibilité des patients immunodéprimés. Le même parasite zoonotique, C. parvum infectant ces différentes espèces (ruminants, rongeurs, Humain) et nos antiparasitaires ciblant le métabolisme du parasite et non pas l’hôte, tous les modèles animaux susceptibles sont pertinents ; seules les conditions gastrointestinales varient ce qui nous conduit à une validation, en deuxième intention sur l’espèce d’intérêt ruminant. Nous utilisons des souris adultes entre 6 semaines et 15 semaines (souris déficientes pour inteféron gamma) et des souriceaux de 7 jours au démarrage de l’expérimentation (âge qui a été défini pour mimer celui des jeunes ruminants touchés par la cryptosporidiose et celui des jeunes enfants affectés par la maladie. Au-delà de 15 jours les souriceaux conventionels sont naturellement résistants à l’infection grâce au développement rapide de leur système immunitaire digestif.

Valider un composé candidat avant son passage en clinique suppose ici de déclencher une inflammation pulmonaire chez des souris dont le gène murin CRTH2 a été remplacé par son équivalent humain. 240 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour analyse des poumons et du sang. Elles reçoivent jusqu'à quatre administrations intranasales d'une molécule inflammatoire et d'un allergène sous anesthésie, jusqu'à trois administrations du composé testé et quatre prélèvements de sang, avec une perte de poids possible et une modification passagère du comportement. Le porteur vise un traitement de l'asthme sévère tout en indiquant que le modèle employé n'induit pas d'asthme, et précise que les innovations issues du projet seront protégées par des demandes de brevet avant toute publication.

Objectifs

L'objectif principal de ce projet est de démontrer l'effet thérapeutique d'un nouveau composé spécifiquement dirigé contre les cellules lymphoïdes innées ILC2 pulmonaires responsables du déclenchement de l'allergie dans les poumons. Le résultat attendu est l'élimination de ces cellules pathogéniques et donc une guérison de l'allergie pulmonaire. Les maladies allergiques sont une priorité de santé publique car elles touchent des millions de personnes et leur prévalence devrait augmenter dans les années à venir. Aucun médicament permettant une guérison totale des patients n'existe aujourd'hui. Cette étude préclinique permettra de valider ce nouvel outil thérapeutique. Ce projet nécessite l'utilisation de souris génétiquement modifiées dans lesquelles le gène humain codant pour CRTH2 remplace le gène murin. Les souris seront soumises à l'administration d’une molécule inflammatoire et d’un allergène, par voie intranasale pour déclencher une inflammation pulmonaire. Remarque : Ce modèle n'induit pas d'asthme mais une accumulation de cellules immunitaires dans les poumons. Les souris suivront, ensuite un protocole d'administration du composé thérapeutique. Une analyse du sang et des poumons (post-mortem) seront réalisées pour évaluer l'évolution de la pathologie induite et déterminer l'effet thérapeutique du composé.

Bénéfices attendus

Le résultat attendu sera l’élimination des cellules pathogéniques et donc la guérison de l’allergie pulmonaire. Ce projet a donc un impact sociétal fort puisqu’il permet de répondre aux besoins médicaux non satisfaits dans le cadre des allergies sévères. En effet, ce trouble inflammatoire chronique des voies respiratoires affecte le bien-être des patients à tout âge, et les symptômes sont traités par des traitements palliatifs coûteux. Il n'existe actuellement aucun traitement curatif de cette maladie. Notre projet vise à fournir de nouveaux traitements pour l’asthme sévère, forme la plus grave de l’inflammation allergique pulmonaire, en éliminant spécifiquement les cellules appelées ILC2 (Cellules Lymphoïdes Innées de type 2), acteurs clés de la maladie, et à améliorer le bien-être des patients. Notre projet a aussi un impact économique puisqu’il permettrait de développer un nouveau traitement innovant pour l'asthme sévère. Les innovations potentielles qui pourraient émerger du projet seront protégées par des demandes de brevet avant tout rapport ou publication des résultats scientifiques.

Procédures

• Sur animal vigile : Administration du composé thérapeutique (maximum 3 fois, 15s) ; • Sur animal anesthésié (anesthésie gazeuse) : Administration de l’IL33 recombinant avec ou sans Thymic Stromal Lymphopoietin (maximum 4 fois, 30s) ; Administration du composé thérapeutique (maximum 3 fois, 15s) ; Prélèvement de sang (maximum 4 fois, 30s).

Impact sur les animaux

Stress et douleur légère lors de l’administration du composé. Possibilité d’effets indésirables liés au composé : Perte de poids transitoire, modification temporaire du comportement.

Devenir

Les animaux seront mis à mort soit lors de l’atteinte d’un point limite justifiant l’euthanasie soit en fin de procédure pour collecte et analyse d’organe.

Remplacement

Le projet vise à évaluer l'efficacité de composés à visée thérapeutique chez l’homme. Pour tester cet effet nous devons reproduire la pathologie humaine dans un modèle animal. La souris est de loin le modèle le plus fiable pour étudier les cellules du système immunitaire comme les ILC et les maladies influencées par ces mêmes cellules telles que l’allergie. L’utilisation de souris humanisées reste une des rares méthodes permettant la validation préclinique de médicaments en immunothérapie. Il n’y a donc pas d’alternative actuellement à l’utilisation des souris pour atteindre l’objectif de ce projet, qui est la guérison de l’inflammation pulmonaire avec des outils immunologiques. L’inflammation pulmonaire est une réponse immunitaire intégrant des systèmes de communications cellulaires complexes que l’on ne peut actuellement pas reproduire in silico, in vitro ou ex vivo. Il n’existe pas de méthodes in vitro (cultures cellulaires, organoïdes) pour étudier les maladies influencées par cellules ILC comme l’allergie, car elles ne permettent pas d’étudier une réponse immunitaire globale comme possible sur animal entier. Toutefois, dans le cadre de ce projet des études préliminaires à l’utilisation animale sont réalisées telles que les tests de cytotoxicité et d’affinité in vitro.

Réduction

Le plan de nos expériences sera construit de sorte à limiter le nombre de souris selon la loi des 3R par une approche conditionnelle (lot 1 testé, puis lot 2 testé selon le résultat obtenu sur le lot 1). Afin de réduire au minimum le nombre de souris et d'assurer la robustesse statistique, des groupes de 5 individus seront analysés à 4 conditions et à 2 temps donnés, l'expérience devra aussi être reproduite 2 fois.

Raffinement

Les souris seront hébergées en groupes sociaux variables de 2 à 5 par cage, en fonction des impératifs liés à l’expérimentation avec un minimum de 2 enrichissements de milieu. Dans le cas où une souris doit être maintenue seule (agressivité, euthanasie de ses congénères) un enrichissement supplémentaire sera ajouté dans la cage. Les souris seront hébergées dans des « zones protégées » dont les conditions d’environnement et d’hygiène sont contrôlées (barrière aseptique) pour éviter toute contamination et assurer ainsi le maintien de leur statut sanitaire. Le volume et la fréquence des prélèvements de sang suivront strictement les recommandations émises par la Structure chargée du Bien Être des Animaux (SBEA). En fonction du site de prélèvement, ils seront réalisés sous anesthésie gazeuse associée à un analgésique local. Certaines injections pourront être réalisées sous anesthésie gazeuse et la taille des aiguilles utilisées sera la plus petite possible afin de limiter la douleur. Des points limites précoces relatifs à l’apparence/comportement de l’animal ainsi qu’à la perte de poids seront suivis et évalués de manière précise, tout au long de l’étude, grâce à un tableau de scoring. Ils pourront justifier la mise en place d’enrichissement supplémentaire, d’une surveillance accrue ou l’euthanasie de l’animal. Le poids des animaux sera suivi au minimum 1 fois/semaine. Le composé injecté pourra induire une perte de poids des animaux plusieurs jours post-injection. Dans ce cas, la fréquence des pesées sera augmentée et de la nourriture humidifiée ou gélifiée pourra être ajoutée au fond de la cage, afin de faciliter son accessibilité. Cette surveillance renforcée sera maintenue jusqu'à ce que leur poids ne diminue plus sur 2 pesées successives. L’aspect général de l’animal (apparence, comportement) sera suivi lors des mesures de poids (minimum 1 fois/semaine). Si un animal présente une lésion cutanée mineure, une pulvérisation de spray cicatrisant et antiseptique (jusqu’à 2 fois/jour jusqu’à guérison complète) pourra être réalisée.

Choix des espèces

Les expériences doivent être effectuées sur des souris, car elles disposent d’un système immunitaire qui est très similaire à celui de l'homme. La souris est, actuellement, le modèle le plus important et le plus fiable pour étudier les cellules du système immunitaire comme les ILC et les maladies influencées par ces mêmes cellules telles que l’allergie. L’utilisation de souris humanisées reste une des rares méthodes permettant la validation préclinique de composés en immunothérapie. La littérature sur les modèles allergiques se réfère exclusivement aux souris et aux rats. Il est donc nécessaire d'utiliser ce modèle approprié reflétant la pathologie humaine. Nous utiliserons une souris humanisée pour tester l’effet thérapeutique de nos composés à des fins cliniques. Les souris utilisées auront un âge compris entre 7 et 15 semaines lors de leur entrée dans l’étude, âge auquel le système immunitaire de l’animal est décrit comme mature.

Un score de douleur supérieur à quinze déclenche la mise à mort du rat concerné. 96 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue pour prélever des tissus du système nerveux. Ils reçoivent des administrations répétées d'un anticancéreux jusqu'à développer une neuropathie, puis subissent chaque semaine un test d'allodynie tactile d'une heure au maximum par animal et un test d'allodynie au froid, avant une mesure de la conduction du nerf sciatique sous anesthésie. Le porteur décrit l'induction de la neuropathie comme une nuisance modérée mais "indispensable", et retient le rat parce que son activité et son comportement spontanés conviennent à l'étude de la douleur par tests comportementaux.

Objectifs

L’objectif principal de projet est d’étudier le mécanisme toxique des neuropathies induites par un anticancéreux utilisé en clinique et de connaître l’implication d’une altération de la membrane cellulaire (impliquant aussi bien une modification de la composition en lipides qu’en protéines) dans ce mécanisme. Parmi les objectifs secondaires, nous souhaiterions (1) mettre en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques et (2) tenter de découvrir les facteurs prédisposant à cette pathologie expliquant pourquoi certains malades sont spécifiquement atteints.

Bénéfices attendus

Ce projet propose d’étudier de nouvelles cibles thérapeutiques pour prendre en charge ces neuropathies pour lesquelles à ce jour la prise en charge reste très limitée en clinique. Le mécanisme sous-jacent reste encore mal élucidé et l’implication d’un remodelage membranaire potentiellement responsable des neuropathies doit être élucidé.

Procédures

Ce projet reposera sur un modèle de neuropathie chimio-induite (CIPN) chez le rat. Tous les animaux seront suivis par des tests comportementaux hebdomadaires afin d’établir l’apparition de la neuropathie et jusqu’à une semaine après la fin des injections : - évaluation de la sensibilité tactile : durée du test pour un animal de 60 minutes (max). Le test en lui-même est beaucoup plus court, mais cette durée correspond à la durée maximale de mobilisation d’un animal – évaluation de la sensibilité thermique : durée du test pour un animal 5 minutes (max). La mesure de la conduction se fera sur animal sous anesthésie permettant la pose des capteurs au niveau du nerf sciatique (3-5 min max) avant euthanasie.

Impact sur les animaux

L’induction de la CIPN chez l’animal sera une nuisance modérée à part entière, mais indispensable à la conduite de l’étude. L’induction du modèle se faisant progressivement sur une semaine, nous pouvons redouter des symptômes notables associés à une altération de son bien-être sur les quelques jours qui suivent cette induction. Les administrations répétées d’anticancéreux peuvent notamment être responsables d’une diminution du gain de poids des animaux. A noter que ce type d’étude ayant recours à des tests comportementaux pour suivre la CIPN nécessitent un bon état général des animaux. Un phénotypage des animaux au cours de l’induction de la neuropathie reposera sur l’évaluation de l’allodynie tactile et de l’allodynie au froid, tests n’excédant pas 60 minutes et 5 minutes respectivement.

Devenir

L'ensemble des animaux sera euthanasié à l'issue des expérimentations, après une sédation profonde et rapide. Car l’objectif sera de prélever des échantillons tissulaires du système nerveux central et périphérique afin d’étudier des anomalies retrouvées au niveau des membranes cellulaires aussi bien au niveau de la composition lipidique que protéiques (expression et localisation) pouvant expliquer l’apparition des neuropathies.

Remplacement

Ce type d'étude sur modèle animal de CIPN n'est pour le moment pas encore remplaçable par des modèles in vitro. Néanmoins, des travaux in vitro sont réalisées en parallèle sur une lignée cellulaire. Bien que ces travaux aident à compléter les connaissances sur le mécanisme lié à cette pathologie (notamment au travers de l’étude du stress oxydant), ils ne permettent pas encore d'appréhender la complexité de la physiopathologie de la neuropathie induite par les anticancéreux. Enfin, s'agissant d'étude sur la douleur, l'animal vivant est encore nécessaire pour explorer et évaluer ces troubles neurotoxiques générés par les anticancéreux au travers de tests comportementaux.

Réduction

Le nombre d'animaux nécessaire pour ce projet sera réduit au maximum. Généralement nous travaillons avec des groupes de n=12 animaux. Mais le plus souvent, nous devons fractionner les études en nombre d'animaux plus petits (pour des raisons de faisabilité des tests comportementaux) et avec une approche par bloc de traitement. Cette méthodologie peut permettre de réduire les effectifs d'animaux si par exemple avec n=6 ou 8, les résultats attendus sont significatifs.

Raffinement

Les tests comportementaux utilisés dans ce projet sont eux aussi bien maîtrisés par le personnel technique de notre unité de recherche. Les troubles nociceptifs seront explorés chez l’animal au moyen de tests comportementaux mesurant les seuils d’allodynie tactile ou thermique (stimulus non douloureux perçu comme douloureux), plutôt que des seuils d’hyperalgésie (stimulus douloureux). L’allodynie est un symptôme plus proche de la clinique humaine, et offre une démarche de raffinement et éthique vis-à-vis de l’animal de laboratoire. Le poids des animaux sera suivi régulièrement dans le cadre des administrations d’anticancéreux et permettra de contrôler la tolérance des animaux au traitement anticancéreux. Une grille de score a été construite afin d’identifier une altération trop importante de l’état de l’animal menant à la mise à mort de l’animal en cas d’obtention d’un score supérieur à 15.

Choix des espèces

Le rat est habituellement utilisé pour ces travaux portant sur les neuropathies chimio-induites (CIPN). D’autres travails antérieurs de l’équipe sur cette thématique ont eu recours à la même espèce ce qui permet de bénéficier d’une expertise et de données antérieures ainsi que du modèle de neuropathie chimio-induite (choix des doses et du temps de traitement). Enfin, le rat possède une activité et un comportement spontanée tout à fait adaptés à l’étude de la douleur au travers de tests comportementaux permettant de confirmer l’induction de la neuropathie. Les animaux auront 5 semaines à la réception à l'animalerie, et ils auront 1 semaine d'acclimatation, pour avoir un âge d’environ 6 semaines au début des expérimentations. L’âge de 6 semaines est communément choisi pour ce type de projet.

1 760 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, chacun voyant ses pattes arrière immobilisées par un adhésif seize heures par jour, de la naissance au vingt-huitième jour. Les ratons sont séparés de leur mère cinq heures au douzième jour, certains sont ensuite soumis à une course forcée sur tapis roulant trente minutes par séance, trois jours par semaine pendant quatre semaines, d'autres à des vibrations du corps entier quinze jours de suite. Une injection de marqueur dans le muscle après ouverture de la peau, une étude électrophysiologique d'une heure trente et un prélèvement de sang par section du bout de la queue complètent le protocole, avant la mise à mort pour prélever les tissus. Le porteur annonce des contremesures qui permettraient aux enfants alités ou atteints d'un trouble de la coordination un développement harmonieux, quand ce qui est acquis ici est l'immobilisation quotidienne de rats nouveau-nés.

Objectifs

Les premières années de la vie sont déterminantes pour le développement de l’enfant et de la santé de l’adulte qu’il deviendra, et elles programment sa santé future (cf. concept des « 1000 premiers jours » lancé par l’Unicef). La jeune enfance est donc une période critique du développement au cours de laquelle les individus vont développer les compétences motrices et cognitives essentielles pour leur existence. Or, certains enfants sont contraints à l’hypoactivité parce qu’ils sont alités (maladie, accident, paralysie cérébrale…). D’autres, qui souffrent d’un trouble développemental de la coordination, présentent des atypies sensorimotrices. L’hypoactivité ou les troubles moteurs précoces sont à l'origine d'un développement anormal et durable de l'organisation et des fonctions du système nerveux. Ils conduisent à des troubles cognitifs et à un risque accru d’émergence de maladies civilisationnelles à l’âge adulte (diabète, hypertension...). Les objectifs de ce projet sont 1/ de fournir des preuves d'une altération du dialogue muscle-cerveau dans les déficits neurodéveloppementaux induits par l'hypoactivité et 2/ dans une perspective translationnelle, de développer des stratégies innovantes pour restaurer un dialogue efficace et robuste entre le muscle et le cerveau afin de contrecarrer les déficits. L’étude sera réalisée sur un total de 1760 rats dans le respect du principe des « trois R » (remplacement, réduction, raffinement). L’une de nos priorités majeures sera de minimiser l'inconfort, le stress ou la douleur des animaux et de maintenir le nombre d'animaux utilisés dans les procédures expérimentales au minimum. Les interventions invasives seront menées dans les conditions appropriées d'anesthésie et toutes les mesures nécessaires seront prises pour minimiser la douleur pendant et après les interventions. Dans le cas où la vie d'un animal devra être interrompue, cela sera effectué rapidement pour minimiser la douleur et dans le respect des procédures éthiques.

Bénéfices attendus

Ce projet a pour objectif d’avancer dans la compréhension des effets de l’hypoactivité au cours du développement (enfance) et de proposer des contremesures efficaces pour permettre un développement sensorimoteur et cognitif harmonieux.

Procédures

- La procédure de restriction sensorimotrice consiste à immobiliser les pattes postérieures pendant 16h chaque jour, de la naissance à P28. La pose de l'adhésif chaque soir dure env 1 min et le retrait chaque matin 1-2 min. - Prise alimentaire : les ratons sont isolés de la mère pendant une durée de 5 heures le 12e jour postnatal. - L'analyse IRM est réalisée une seule fois et dure env. 1 heure, depuis l’anesthésie jusqu’à l’euthanasie finale. - Les animaux du groupe "exercice" seront entrainés à marcher sur la tapis 10 minutes / jour, 5 jours consécutifs, puis seront soumis à une course sur tapis roulant pendant 30 min, 3 jours /semaine, 4 semaines consécutives. - Vibration corps entier : pendant 15 jours consécutifs, avec un maximum de 15 min / jour. - Avant l’euthanasie, une goutte de sang sera recueillie par section de la pointe de la queue pour mesures de paramètres sanguins au moyen de bandelettes. Cette procédure très rapide ne génère pas plus de douleur pour l’animal que, pour les personnes diabétiques, le fait de se piquer le bout du doigt pour obtenir une goutte de sang. En outre, une pommade anesthésique sera appliquée préalablement. - Injection de marqueur rétrograde dans le muscle : cette procédure, réalisée sous anesthésie, nécessite d'ouvrir la peau pour injecter une petite quantité de marqueur dans le muscle au moyen d'une aiguille très fine. L’animal recevra une injection d’analgésique. La durée totale de l’intervention n’excèdera pas 30 min. - Une étude électrophysiologique (réflexe H) et mécanique (propriétés contractiles) : le niveau d’anesthésie sera vérifié tout au long de la procédure, en veillant toujours à ce que l'animal ne présente aucun signe d'inconfort. La durée totale de l’ensemble de cette procédure est de l’ordre de 1h30. À la fin, les animaux seront mis à mort par euthanasiant chimique et différents tissus seront alors prélevés. - tests comportementaux : réalisés chaque semaine pendant 2 mois. Ils sont répartis sur 5 jours consécutifs, l'ensemble des tests réalisés les 3 premiers jours n'excède pas 30 minutes / jour. Le 4e jour, le test de fatigue dure jusqu'à ce que l'animal refuse de courir. La durée est de l'ordre de 30 min à 1h. Le 5e jour, le test dure toute la nuit mais l'animal est laissé dans sa cage d'hébergement.

Impact sur les animaux

Pour les animaux du groupe RSM (soumis à une restriction sensorimotrice), la peau des pattes postérieures peut se trouver sensibilisée par l’application quotidienne d’adhésif médical. En outre, l’immobilisation peut induire des contractures musculaires. Lors du retrait du système d’immobilisation chaque matin, la peau est soigneusement inspectée et les mouvements de flexion et extension des pattes postérieures sont réalisés délicatement. L’ensemble des tests réalisés pour l’évaluation de la fonction motrice peuvent générer un stress modéré dû à la manipulation et au changement d’environnement. La durée de cette étude est estimée à 1h au maximum. En outre, la course forcée sur tapis roulant peut générer un stress et de possibles douleurs musculaires. Les animaux seront habitués à la course sur tapis roulant à faible vitesse pendant au minimum trois séances préalablement à l’exercice proprement dit. L’étude des propriétés musculaires peut générer de la douleur mais cet effet indésirable sera prévenu par l’utilisation d’une anesthésie gazeuse et analgésie chimique.

Devenir

Les animaux des différents groupes expérimentaux seront mis à mort afin de prélever des tissus.

Remplacement

L'analyse comportementale nécessite d'être réalisée in vivo et ne peut être remplacée par des méthodes alternatives. L'analyse des propriétés musculaires pourrait être réalisée ex vivo. Cela nécessite un appareillage particulier, onéreux, et une longue période de tests. Des travaux préliminaires seront intégrés à cette étude, en parallèle de l’approche in vivo. Notre objectif est de privilégier cette alternative dans l'avenir.

Réduction

Le calcul du nombre d’animaux par groupe se base sur la nécessité d’avoir suffisamment d’animaux pour que l’analyse statistique soit possible entre les deux groupes. La plupart des interventions sont non invasives et peuvent être réalisées sur les mêmes animaux. Toutefois, lors de l’euthanasie, deux types de perfusion différentes seront nécessaires pour prélever les tissus, ce qui oblige à prévoir deux lots d’animaux. En outre, pour éviter un effet éventuel de la portée (dû par exemple au comportement maternel), il faut diversifier les portées d’origine au sein d’un même groupe (par exemple, 10 animaux seront obligatoirement issus de 5 portées différentes au minimum).

Raffinement

Les rats seront hébergés en cage collective dans des condition de température et d’hydrométrie contrôlée avec une alimentation et un apport en eau à volonté. Ils bénéficieront d’une surveillance quotidienne et de pesées bi-hebdomadaires. Les expérimentations et les prélèvements seront effectués dans des pièces réservées à cet effet et différentes des locaux d'hébergement. Des anesthésiques et antalgiques adaptés au protocole seront utilisés. Des points limites adaptés seront appliqués. Les animaux présentant au minimum un point limite seront immédiatement retirés de l’étude et euthanasiés.

Choix des espèces

Les rongeurs sont les modèles animaux les plus couramment utilisés en recherche fondamentale ou appliquée chez les mammifères, notamment pour l’étude de pathologies humaines. Le laboratoire dispose du savoir-faire et des dispositifs expérimentaux nécessaires à l'étude de la fonction sensorimotrice chez les rongeurs. Les rats seront utilisés de la naissance jusqu’à l’âge de 3 mois, ce qui permettra d'étudier les conséquences chez le jeune adulte d'une restriction sensorimotrice subie au cours de l'enfance.

Tués parce que le retrait de la canule implantée dans leur crâne provoquerait des lésions incompatibles avec une vie dans de bonnes conditions, 1 000 rats et 500 souris vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun subit une chirurgie cérébrale de une heure à une heure trente pour l'implantation de canules en profondeur, puis six à sept heures relié par des câbles à une seringue et à un collecteur, dans un espace restreint, séance qui peut être répétée une seconde fois à deux ou trois jours d'intervalle. Des candidats médicaments leur sont administrés en bolus, en une fois ou chaque jour pendant une semaine, pour mesurer leur effet sur des neurotransmetteurs. Le porteur indique que les modèles alternatifs développés au laboratoire ne mesurent que certaines molécules sécrétées par des cultures de neurones, et que le choix entre rat et souris dépend aussi de la quantité de molécule disponible.

Objectifs

La concentration de molécules (e.g. neurotransmetteurs) spécifiques dans des régions cérébrales précises est modifiée dans certaines maladies psychiatriques ou neurologiques ; étudier ces facteurs peut informer sur l'efficacité de candidats traitements dans le traitement de ces pathologies, ou sur leur mécanisme d'action. Le projet consiste à évaluer l'effet de nouveaux candidats médicaments sur l'activité métabolique cérébrale chez le rongeur. La méthode de microdialyse cérébrale peut être réalisée sur animal anesthésié ou vigile. Cette méthode consiste à recueillir et à analyser des substances chimiques présentes dans le milieu extra cellulaire interstitiel du parenchyme cérébral. Outre l'évaluation de l'efficacité de nouvelles thérapies, la microdialyse cérébrale peut aider à la compréhension d’événements neurologiques.

Bénéfices attendus

La recherche de nouvelles thérapies est indispensable pour améliorer les conditions ou l’espérance de vie des patients atteints de maladies psychiatriques ou neurologiques. La technique de microdialyse est une méthode translationnelle qui permet d'évaluer l'effet de nouvelles substances pharmacologiques sur les concentrations de substrats cérébraux telles que des neurotransmetteurs ou des acides aminés sans avoir recours à une extraction tissulaire. Cette méthode permet de mieux comprendre les relations entre neurotransmission et modifications comportementales chez le rongeur.

Procédures

La collecte de dialysats cérébraux nécessite une intervention chirurgicale sous anesthésie générale (entre 1h et 1h30) afin de placer la ou les canules dans des régions cérébrales situées en profondeur. La phase de collecte des échantillons est en général de l'ordre de 6 à 7 h (animal connecté en permanence pour la collecte de dialysat) et peut être répétée maximum 2 fois à intervalles de 2 à 3 jours. Les animaux recevront des administrations de candidats traitements en général par bolus (durée de l'ordre de la seconde), de manière aigue ou chronique (une administration par jour sur une durée de 7 jours maximum).

Impact sur les animaux

La phase d'anesthésie peut induire un léger stress. Des douleurs peuvent être liées à l'implantation du ou des guides canules au niveau cérébral (ces animaux seront placés sous traitement analgésique qui sera adapté sous contrôle vétérinaire). Des problèmes de cicatrisation peuvent également être observés, notamment si l'animal se gratte. Les phases d'administration et de prélèvement peuvent induire un léger stress chez l'animal, notamment du fait de la contention de ce dernier. Il n'est pas attendu d'effets néfastes suite à l'administration d'un candidat médicament. Pendant le test, les animaux sont reliés à une seringue et un collecteur de fraction par l'intermédiaire de câbles/cathéters en polyéthylène, sur plusieurs heures dans un espace restreint. Les cables sont légers mais limitent le déplacement de l'animal pendant toute la durée du test ce qui peut générer un stress chez l'animal.

Devenir

Les rongeurs seront mis à mort à la fin des expériences car des prélèvements de tissu (cerveau) seront réalisés, pour dosage de biomarqueurs ou pour vérifier le placement de la sonde. De même, le retrait du guide canule implanté pourrait entraîner des lésions non compatibles avec une vie dans de bonnes conditions.

Remplacement

Afin de limiter le nombre d'animaux utilisés, des modèles alternatifs ont été développés au laboratoire mais ne permettent de mesurer que la présence de certaines molécules secrétées par des cultures primaires de neurones. Néanmoins, l'efficacité de nouveaux traitements doit également être démontrée sur des modèles plus complexes (modèles animaux) permettant ainsi d'évaluer l'effet de substances pharmacologiques sur l'activité métabolique cérébrale.

Réduction

Les analyses statistiques seront affinées pour utiliser le nombre minimum d'animaux. Les tests qui seront appliqués ne sont pas encore complétement définis car la technique d'analyse des dialysats est toujours en cours de développement (bien que la partie in vivo chez le rongeur soit mise en place). Des études de variabilité et d'homogénéité seront réalisées pour déterminer les analyses les plus pertinentes (paramétriques ou non paramétriques). Des essais ont été réalisés pour tester le même animal à deux reprises et limiter le nombre d'animaux utilisés. Cependant, les animaux ne pourront pas être utilisés plus de deux fois pour garantir une diffusion homogène des molécules entre deux tests. Des prélèvements de sang ou d'organes peuvent être également ajoutés à la fin des expériences pour compléter les analyses et éviter l'utilisation d'autres animaux.

Raffinement

Les procédures décrites ont été optimisées pour limiter la douleur chez l'animal. Pour la phase chirugicale, une anesthésie sera associée à un protocole d'analgésie. Un gel ophtalmique est appliqué sur les yeux pour éviter le dessèchement oculaire. Une solution analgésique est également injectée au niveau de la zone à inciser au niveau du crâne. L’animal sera placé sur une couverture chauffante au début de l’anesthésie jusqu'à reprise de la marche pour maintenir sa température corporelle. Les animaux sont maintenus en 2 par 2 pendant toute la durée de l'étude (excepté la phase de test), avec un environnement enrichi dans les cages d'hébergement. Des points limites stricts ont été définis pour chaque procédure.. Dans certains modèles, l'activité métabolique permet de compléter l'analyse comportementale et raffiner le modèle.

Choix des espèces

Les études de mesure de l'activité métabolique cérébrale sont effectuées chez le rongeur (souris ou rat) car ces modèles sont translationnels. Le choix de l’espèce (souris ou rat) est souvent lié aux études préalables réalisées (études de pharmacocinétique par exemple) et aussi en fonction de la disponibilité de la molécule. On utilisera de préférence la souris lorsque la molécule est en quantité limitée. Les voies métaboliques peuvent également être différentes entre les espèces, les spécificités de chaque candidat médicament peuvent amener à choisir une espèce plutôt que l'autre. Les rongeurs (rats, souris) sont testés une fois sevrés, l’âge peut varier entre 3 semaines et 2 ans, conformément aux données historiques et à la bibliographie scientifique.

Pour tester des nanoparticules activées par laser contre le cancer, 7 200 poissons zèbres sont utilisés au stade larvaire dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque larve reçoit une injection de cellules cancéreuses humaines sous anesthésie à deux jours de développement, puis une injection de nanoparticules dans la veine caudale à quatre jours, avant une heure d'anesthésie pour l'observation au microscope confocal et une irradiation laser. Le porteur signale que la croissance tumorale peut provoquer des œdèmes et modifier la mobilité. Toutes les larves sont tuées à l'issue, les expériences devant être arrêtées avant le stade de larve autonome capable de s'alimenter, et l'effectif de 7 200 individus n'est rapporté à aucun calcul.

Objectifs

Actuellement, les campagnes de dépistage ainsi que les progrès technologiques permettent de détecter des cancers de petite taille. Cependant, les traitements proposés ne sont pas toujours adaptés. Dans ce contexte, la thérapie focalisée utilisant des nanoparticules biodégradables, ciblées et par un laser infrarouge peut répondre à ce besoin médical. En effet cette stratégie thérapeutique peu invasive peut permettre de visualiser et traiter un cancer solide de petite taille tel que le rétinoblastome ou le cancer de la prostate. Ce projet concerne le développement de nanoparticules pour une thérapie combinée anti-cancéreuse. Ces nanoparticules peuvent être activées par illumination laser et libérer des facteurs permettant d’inhiber l’expression de protéines impliquées dans le développement de cancer. L'efficacité de ces nanoparticules sera testée sur le modèle de poisson-zèbre.

Bénéfices attendus

Avec ce projet, nous pourrons rapidement définir, grâce à l'utilisation du modèle du poisson-zèbre, les critères nécessaires pour obtenir la meilleure efficacité de ces nanoparticules permettant à la fois le diagnostic et la thérapie: cibler les cellules du cancer et administrer des médicaments anticancéreux. Notre projet pluridisciplinaire correspond à des approches transversales basées sur la synthèse de matériaux et procédés nouveaux et innovants tels que les nanoparticules capables de réaliser de l'imagerie, la thérapie sous irradiation à deux photons et l’inhibition de gène. A long terme, cette première étape préclinique permet de poser les bases pour une application en thérapie humaine.

Procédures

Tout d’abord, des cellules cancéreuses seront injectées sous anesthésie au stade embryonnaire, durée de l'injection 3 minutes. Par la suite, les nanoparticules seront injectées également sous anesthésie chez les mêmes larves à 4 jours de développement par la veine caudale, durée de l'injection 5 minutes. Le ciblage des cellules cancéreuses par les nanoparticules sera observé par microscopie confocale, ce qui implique une anesthésie d'une heure pour la prise d'image et un réveil juste après l'observation. L’efficacité sera évaluée par la résorption des cellules cancéreuses après activation des nanoparticules par rayonnement laser. Bien entendu, l’efficacité de ces nanoparticules sera préalablement établie sur des cellules en culture. Aucun prélèvement ne sera effectué sur les animaux vivants.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables possibles sont liés à une croissance exagérée des cellules tumorales, ce qui pourrait induire des œdèmes et un changement de mobilité. Cependant, le suivi quotidien des animaux entre 2 et 5 jours de développement permettra de stopper les expériences dans ce cas avant le stade de larves autonomes et la prise alimentaire.

Devenir

A la fin de chaque procédure (irradiation biphotonique et observation au microscope), toutes les larves seront mises à mort et utilisées pour l'analyse des cellules tumorales et des tissus.

Remplacement

Les premières expérimentations sur des cellules tumorales en culture ont d’ores et déjà été réalisées. Les nanoparticules activées par rayonnement laser ont montré une efficacité intéressante en thérapie ciblée. Cependant, les expériences sur cellules en culture ne permettent pas de de suivre le devenir des nanoparticules (bio-distribution) et l’efficacité de ciblage tumoral. Pour cela l’expérimentation animale in vivo, en l’occurrence le poisson-zèbre, devient une étape indispensable et non remplaçable.

Réduction

Avant toute expérimentation avec les larves de poisson-zèbre, des mises au point des conditions expérimentales seront réalisées sur des cellules en culture afin de choisir les nanoparticules qui ne présentent pas de toxicité et qui ont une meilleure activité. Ainsi, nous pourrons choisir les nanoparticules les plus efficientes et réduire par conséquent le nombre de larves à utiliser.

Raffinement

Un suivi quotidien est réalisé dès le début de la procédure et les points limites surveillés plusieurs fois par jour. Dès l'apparition de ces points limites, l'expérience sera interrompue et les larves seront mises à mort avec une surdose d'anesthésique pour éviter toute souffrance des animaux.

Choix des espèces

Le modèle poisson zèbre présente des avantages en cancérologie ; robustes, reproductibles, faciles d’utilisation et peu coûteux. Il constitue un modèle de choix puisqu’il offre la possibilité de criblage de composés dans un organisme vertébré entier, dont la pertinence est incomparable avec des modèles in vitro de cultures cellulaires. Les animaux utilisés pour ces travaux seront des embryons de poisson-zèbre au cours des premiers stades de leur développement (2 jours post-fécondation) afin de permettre l’implantation de cellules tumorales humaines sans impliquer de phénomène de rejet et suivre la formation des tumeurs et leur traitement après injection des nanoparticules ciblant les cellules tumorales. Ces expérimentations peuvent être menées jusqu'à 15 jours post-fécondation. La procédure décrite implique des stades précoces de larves de poisson-zèbre, permettant ainsi de faire des premières expérimentations précliniques.

Injectées de cellules cancéreuses sous la peau puis laissées sans aucun traitement antalgique, 520 souris femelles vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent en plus une injection intraveineuse de lymphocytes et sept injections dans l'abdomen sur trois semaines, sur animal vigile, et sont tuées quand la tumeur atteint le volume limite fixé. L'objet est de savoir si le métabolisme des lipides modifie les propriétés antitumorales de certains lymphocytes. Le porteur détaille par ailleurs le transfert des souris par tunnel plutôt que par la queue et l'enrichissement des cages, tout en écrivant que l'analgésie est écartée pour ne pas interférer avec la réponse inflammatoire.

Objectifs

Le projet vise à déterminer l’importance des lipides dans la régulation de la réponse immunitaire anti-cancéreuse conduite par les lymphocytes CD4+. Ces cellules immunitaires ont des singularités permettant de les classer en différents sous-types de lymphocytes CD4+ avec des fonctions favorisant ou prévenant la progression tumorale. Les signaux environnementaux comme la disponibilité de nutriments conditionnent la présence d’un sous-type de lymphocytes plutôt qu’un autre modulant le devenir de la tumeur. Dans ce projet, nous souhaitons caractériser le rôle des lipides dans l’engagement des lymphocytes CD4+ vers un sous-type particulier et dans l’amélioration de ses propriétés anti-tumorales.

Bénéfices attendus

Ce projet permettrait de comprendre le rôle des lipides dans l’induction d’un sous-type de lymphocytes CD4+ particulier et dans la régulation de la croissance tumorale. La thérapie cellulaire par transfert adoptif de lymphocytes T est une approche prometteuse dans la lutte contre le cancer et manipuler le métabolisme des lipides pourrait améliorer les performances anti-tumorales de ces cellules. Par ailleurs, le développement d’agents anti-cancéreux modulant l’action de ces lipides pourrait être également bénéfique aux patients atteints de cancer.

Procédures

Les souris seront soumises à une unique injection rapide (moins de 20 secondes) en sous-cutanée de cellules cancéreuses sous anesthésie et une unique injection intraveineuse sur souris vigiles d’une durée inférieure à 20 secondes. Les injections intrapéritonéales sur souris vigiles seront réalisées tous les 3 jours pendant 3 semaines (7 injections par souris).

Impact sur les animaux

La transplantation en sous-cutanée des cellules cancéreuses se fera sur souris anesthésiée pour prévenir toute douleur. Pour éviter une accumulation d’anesthésie, les injections IP répétées (avec au maximum 7 injections sur 20 jours) et intraveineuse des lymphocytes sont réalisées sur souris vigiles entrainant une douleur modérée de courte durée ; un stress léger chez les souris vigiles peut également apparaître au moment de la contention. Tout autre effet indésirable conduira également à la mise à mort de la souris (nécrose tumorale, changement de comportement ou d’apparence). Les animaux seront suivis quotidiennement et une prise de poids hebdomadaire sera effectuée sans incidence douloureuse.

Devenir

Après transfert des cellules cancéreuses par transplantation sous-cutanée, les souris seront et traitées pendant deux semaines. Elles seront suivies quotidiennement et maintenues en cage à l’animalerie. Elles seront ensuite mises à mort car le volume tumoral aura atteint le point limite.

Remplacement

L’objectif de l’étude est d’évaluer l’effet du métabolisme des acides gras sur les propriétés anti-tumorales de lymphocytes. Les données in vitro suggèrent des modifications phénotypiques partielles et incertaines sur une action anti-tumorale amplifiée. Ces lymphocytes ont la capacité d’interagir avec différents acteurs cellulaires intra-tumoraux et d’autres tissus pouvant moduler la croissance tumorale. Les modèles actuels d’organoïdes ne miment que partiellement l’ensemble de ces interactions cellulaires et les caractéristiques physico-chimiques du microenvironnement tumoral. L'utilisation de modèles murins de cancer est donc nécessaire car l’effet du système immunitaire sur la tumeur ne peut être modélisé in vitro et ne peut donc être évalué que chez l’animal vivant pour suivre la progression tumorale. De plus, les similarités physiologiques et métaboliques entre la souris et l'Homme permettront de transposer les résultats obtenus à la situation des patients atteints de cancer. Enfin, le modèle animal d’invalidation du gène d’intérêt n’est disponible que chez la souris.

Réduction

Pour limiter le nombre d'animaux utilisés, nous avons déterminé l'effectif nécessaire par groupe en s'appuyant sur notre expérience antérieure en prenant en compte la variabilité interindividuelle et à l'aide d'un outil statistique prédictif permettant d’obtenir un résultat fiable et analysable.

Raffinement

Plusieurs mesures sont prises pour réduire au minimum l’inconfort et le stress des animaux utilisés dans ce projet. D’abord, tous les animaux sont hébergés en groupe (5 individus par cage) afin de permettre l’expression des comportements sociaux. Toutes les cages contiennent un enrichissement structural du milieu permettant la construction de nids. Toutes les manipulations sont effectuées par du personnel expérimenté, dans un environnement calme qui minimise le stress des animaux. Les souris seront soumises à une habituation à la contention pour minimiser le stress lors de l’injection intraveineuse. Dans la mesure du possible, les animaux sont transférés d’une cage à l’autre grâce à la technique du tunnel (au lieu de la préhension par la queue) ce qui réduit le stress des animaux. Les souris seront maintenues sans traitement antalgique pour ne pas interférer avec la réponse inflammatoire et éviter des modifications de croissance tumorale. Elles seront néanmoins anesthésiées pour la transplantation sous-cutanée des cellules cancéreuses pour éviter toute douleur. Les souris seront surveillées quotidiennement et tout signe de douleur ou souffrance conduira à leur mise à mort. Au total, 520 souris femelles seront utilisées.

Choix des espèces

Du point de vue scientifique, la souris reste le modèle de choix dans l’étude de la carcinogenèse par sa proximité avec la physiopathologie chez l’Homme. En outre, les souches consanguines de souris, telle que la souche C57Bl6 a un phénotype homogène, ce qui permet d’identifier plus facilement les effets induits par les manipulations expérimentales. D’un point de vue technique, le taux de reproduction élevé de la souris permettra la création des groupes d’animaux requis sur une période de courte durée. Des souris âgées d’au moins 8 semaines seront utilisées pour une prise tumorale homogène et faciliter l’injection des cellules cancéreuses.