Recherche appliquée

Jusqu'à vingt échographies et dix prises de sang sous anesthésie, et pour une partie d'entre elles deux IRM après un transport vers un autre établissement : 1 515 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour le prélèvement de leurs tissus. Selon les cas, elles subissent une chirurgie abdominale ou lombaire pour une injection dans le foie ou la rate, une injection à travers la peau, ou la greffe chirurgicale d'un fragment de tumeur dans le foie, afin de provoquer un hépatoblastome, cancer du foie de l'enfant, chez des souris au système immunitaire intact. La première procédure, chirurgicale, porte sur des femelles gestantes, et les vecteurs viraux destinés à provoquer la tumeur sont injectés avant la naissance ou à 2, 5 et 15 jours de vie. Le porteur indique que l'emploi de souriceaux aussi jeunes peut conduire la mère à les abandonner, voire à les manger.

Objectifs

L’hépatoblastome (HB) est le cancer du foie le plus fréquent chez l’enfant. La survie globale à 5 ans actuellement est de 80 pour cent. Le traitement associe de la chimiothérapie à base de Cisplatine à une résection chirurgicale de la tumeur. Mais 20 pour cent des enfants traités vont développer une résistance au Cisplatine au cours de la chimiothérapie néoadjuvante ou au cours de la récidive de la maladie. Il existe actuellement peu d’alternatives thérapeutiques, avec des données insuffisantes sur les alternatives proposées. Il est donc crucial de pouvoir tester de nouvelles associations de traitement ou de nouveaux traitements. Les modèles pré-cliniques d’hépatoblastome qui existent aujourd’hui sont réalisés sur des souris nude, souris immunodéprimées, chez qui un fragment d’HB humain, ou des suspensions cellulaires issues de culture cellulaires d’HB sont implantés en sous cutané ou en situation orthotopique, c’est-à-dire directement dans le foie. Cependant le système immunitaire a un rôle primordial dans la réponse anti-tumorale. Il est donc très important de développer des modèles syngéniques d’hépatoblastomes chez la souris immunocompétente afin de pouvoir, une fois le modèle établi, étudier l’effet de nouveaux traitements et également étudier la réponse immunitaire impliquée dans la réponse anti-tumorale. Le projet se déroule dans deux établissements utilisateurs.

Bénéfices attendus

Notre équipe s’intéresse à deux grands types de tumeurs malignes du foie : les carcinomes hépatocellulaires (CHC) principalement développés chez l’adulte et les hépatoblastomes (HB) qui se développent chez l’enfant de moins de 5 ans. L’HB est une maladie rare mais c’est le cancer du foie le plus fréquent chez l’enfant. L'incidence est de 1 à 1,5 /1000000 d'enfant de moins de 15 ans, et cette incidence est en cours d'augmentation. Il touche 20 enfants par an en France. Dans le cas des HB, bien que la majorité des patients répondent aux traitements conventionnels, environ 20 pour cent sont réfractaires et décèdent. Les modèles de xénogreffes de lignées tumorales ou de greffes orthotopiques de tumeurs dérivées de pièces opératoires de patients représentent les modèles précliniques les plus pertinents actuellement pour étudier la réponse thérapeutique. Mais ces modèles sont développés chez des souris immunodéficientes et ne permettent pas d’étudier le rôle du système immunitaire. Cette étude nous permettra de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu, et notamment les mécanismes immunitaires, et de tester de nouvelles approches thérapeutiques pouvant être bénéfiques aux patients réfractaires aux traitements habituels.

Procédures

Les animaux pourront être soumis, selon les cas, à l’un des gestes suivants : 1) une chirurgie abdominale ou lombaire pour injection dans le foie ou la rate (une seule fois, animal anesthésié et analgésié, 15min maximum) (réalisé dans l'établissement utilisateur 1 (EU1), 2) injection percutanée (animal vigile, 1 fois maximum, 15sec) (EU1), ou 3) une chirurgie abdominale pour greffe d’un fragment tumoral dans le foie (une seule fois, animal anesthésié et analgésié, 15min maximum) (EU1). L’ensemble des animaux seront amenés à avoir : des prélèvements de sang de faible volume (animal anesthésié, 10 fois maximum avec une intervalle d’une semaine minimum entre chaque, 1min) ; un suivi par échographie abdominale (animal anesthésié, 20 fois maximum, 15 min) (EU1) ; pour certains un transport dans un autre établissement afin d’effectuer une imagerie non invasive par IRM (animal anesthésié, 2 fois, 30 min) (réalisé dans l'établissement utilisateur 2 (EU2)). En fin de période de maintien les animaux seront anesthésiés, un dernier prélèvement sanguin (1 min) sera réalisé et ils seront immédiatement euthanasié par une méthode réglementaire.

Impact sur les animaux

Les nuisances prévues sont principalement celles engendrées par les procédures chirurgicales réalisées, qui peuvent engendrer une douleur au niveau de l’incision au réveil de l’animal et avoir une incidence sur l‘état général de santé de l‘animal (perte d‘appétit, baisse de l‘activité, infection de la cicatrice, détresse de l’animal dans les cas les plus grave), ainsi qu’entrainer une légère gêne dans la locomotion. Un risque anesthésique est également à prendre compte (détresse respiratoire, réveil intempestif). L’utilisation d’animaux à des âges précoces peut engendrer un abandon de la part de la mère, voir du cannibalisme dans le cas des nouveau-nés. Un stress de l’animal peut aussi être constaté lors des contentions, ainsi qu’un inconfort lors des injections. Le développement des tumeurs hépatiques est généralement asymptomatique et n’entraîne donc pas de nuisances en soit, car les animaux seront euthanasiés avant que les tumeurs entrainent une dégradation de l’état général des animaux. Une imagerie non invasive (IRM) sera réalisée dans un autre établissement utilisateur, ce qui nécessite un transport des animaux qui peut entraîner une nuisance. Une imagerie non invasive (IRM) sera réalisée dans un autre établissement utilisateur, ce qui nécessite un transport des animaux qui peut entraîner une nuisance du fait du stress lié à la néophobie des rongeurs. Un risque anesthésique est également à prendre compte car l'IRM est effectuée sous anesthésie générale (détresse respiratoire, risque d'hypothermie, réveil intempestif).

Devenir

Le prélèvement des tissus d’intérêt étant nécessaire pour la réalisation de nos analyses, l’ensemble des animaux sera euthanasié à la fin des procédures grâce à une méthode réglementaire, et dans le respect des bonnes pratiques.

Remplacement

Les modèles in vitro ne miment que partiellement la pathologie humaine car ils ne permettent pas de modéliser certains paramètres biologiques pouvant influencer le développement tumoral ou la réponse thérapeutique, tels que les interactions des cellules tumorales avec leur environnement ou encore l'hétérogénéité intra-tumorale. Il est donc essentiel de disposer de modèles in vivo reproduisant le plus fidèlement possible les caractéristiques de la pathologie humaine. Le recours à des modèles animaux est donc indispensable pour mieux comprendre l'histoire naturelle de la maladie et identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.

Réduction

Les effectifs ont été réduits au maximum et les groupes seront composés de 8 à 12 animaux. Cet effectif a été déterminé grâce à un calcul de puissance, afin d’utiliser le moins d’animaux possibles tout en permettant d’obtenir des résultats suffisamment robustes, et les expériences pourront être réitérées jusqu’à 3 fois si nécessaire. Il sera nécessaire de procéder à des tests statistiques pour une interprétation fiable des résultats. Afin de limiter au maximum les éventuelles variations entre les expériences, les paramètres d’hébergement et de soin des animaux seront contrôlés. Le suivi tumoral hépatique sera réalisé grâce à une méthode non invasive, l’imagerie par échographie et par IRM, ce qui diminue également le nombre d’animaux utilisés. Le nombre total d'animaux utilisés sur la totalité du projet s'élève à 1515.

Raffinement

Les paramètres d'hébergement sont conformes à la réglementation en vigueur. Les cages seront enrichies avec du coton de nidification, des maisonettes en plastique ainsi que des batônnets à ronger. Les femelles gestantes seront regroupées à 2 par cages afin d’éviter leur isolement, et ne seront séparées qu’après avoir mis bas afin d’éviter la surpopulation au sein d’une même cage. Les animaux issus d’établissement fournisseur observeront une durée d’acclimatation de 7 jours minimum avant toute utilisation. Un change sera réalisé par le personnel de l’animalerie une fois par semaine (sauf indication contraire) et une surveillance quotidienne rigoureuse des animaux sera réalisée tout au long de leur vie. Des pesées seront également réalisées à intervalles réguliers et une grille de suivi est utilisée. Les procédures seront raffinées afin de limiter au maximum la douleur et l’inconfort des animaux (personnel formé et compétent, anesthésie et analgésie adéquate suite aux procédures chirurgicales puis surveillance rapprochée des animaux avec étiquetage spécifique des cages concernées), et des points limites précis seront établis. Si un animal présente des signes de douleur ou de détresse, il sera immédiatement euthanasié par une méthode réglementaire afin d’éviter toute souffrance animale. La Structure chargée du Bien-Etre Animal et/ou le vétérinaire pourront être sollicités pour conseil si besoin. Les transposrts des animaux entre l'EU1 et l'EU2 est assuré par un transporteur agréé, dans des boîtes de transport appropriées, ventilées, sécurisées et suffisament spacieuses. Un apport en nourriture et en eau gélifiée sera fourni durant le transport. Le temps de transport est de moins de 20 minutes entre les 2 EU.

Choix des espèces

La souris est un modèle expérimental de choix pour l'étude des pathologies humaines car c'est un petit mammifère qui se reproduit rapidement, est facile à manipuler, et dont nous avons une bonne connaissance du comportement et de la génétique. De plus, le génome de la souris est identique à plus de 95 pour cent à celui du génome humain, ce qui suggère une bonne homologie des mécanismes observés. On peut également facilement apprécier les modifications physiques et/ou comportementales traduisant une souffrance et/ou douleur, ce qui conduirait à l’euthanasie de l’animal. De nombreux outils moléculaires sont également disponibles chez ce modèle animal. La première procédure sera réalisée sur des femelles gestantes âgées de 2 à 3 mois, ce qui correspond à l’âge adulte et également à l’âge optimal permettant le bon déroulement de la gestation d’une part, et une bonne récupération de l’acte chirurgical d’autre part. Les vecteurs viraux seront injectés à différents âges (prénatal, 2, 5 et 15 jours de vie post natal), présentant un foie encore immature et en prolifération, afin de développer un hépatoblastome.

Enfermés en cages pendant vingt-quatre jours pour que leurs fientes soient collectées plateau par plateau, 11 520 poussins vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le projet compte quarante essais, huit par an, chacun testant sept matières premières destinées à l'alimentation des volailles d'élevage, pour le compte de fabricants d'aliments. Aucun n'est tué dans le cadre du protocole, tous étant ensuite élevés au sol jusqu'au poids et à l'âge de commercialisation. Le porteur écrit que "les poussins sont peu sollicités" et qu'aucun prélèvement ni acte chirurgical n'est pratiqué, tout en indiquant que la mise en cage prolongée peut provoquer des boiteries et les matières premières testées des modifications de fientes et des régurgitations.

Objectifs

L'objectif de ce projet consiste à pouvoir mesurer la valeur nutritionnelle des matières premières destinées à l'alimentation animale. En connaissant plus précisement les valeurs nutritionnelles des matières premières, cela permet aux experts de la nutrition animale de mieux répondre aux besoins physiologiques des animaux d'élevage, de mieux utiliser les matières premières disponibles sur le marché. Ainsi, nous optimisons les aliments qui nourrissent plusieurs millions de volailles chaque année en France et dans le monde au travers de nos clients fabricants d’aliments. Si une matière première est mal évaluée nutritionnellement, elle sera mal valorisée par l’animal : il faudra plus d’aliment pour le nourrir, les rejets dans les fèces seront plus importants, ce qui augmente l’impact sur l’environnement. L’animal peut même être malade car il digèrera mal ce qu’on lui donne à manger. Pour formuler les aliments, les nutritionnistes utilisent des tables d’alimentation et des matrices qui caractérisent les matières premières utilisées. Pour une formulation de précision, il est indispensable de mettre à jour régulièrement cette matrice car elle doit prendre en compte les variabilités annuelles des matières premières, les nouvelles origines, les nouveaux co-produits industriels. Si ce travail n’est pas réalisé, la table d’alimentation sera vite périmée et la formulation sera mal réalisée avec les conséquences précisées ci-avant. Ce projet fait suite à un projet de 5 ans déjà avisé en 2014 et 2019.

Bénéfices attendus

Ce dispositif est indispensable pour mesurer des digestibilités et ainsi évaluer les matières premières : cela permettra ensuite de compléter des tables de valeurs qui permettent de formuler les aliments des volailles d'élevage (aliments qui correspondront mieux aux besoins de l'animal). C’est le seul dispositif qui permet de maîtriser les consommations individuelles et de réaliser une collecte totale des fientes.

Procédures

Les poussins sont peu sollicités, il n'y a pas de prélèvements sur animaux ou de procédures chirurgicales de réalisées. Les poussins sont d'abord placés dans les cages pendant une période de 3 jours d'adaptation (pendant laquelle aucune mesure n'est réalisée), afin que les poussins s'adaptent à leur environnement. Les animaliers passent plusieurs fois par jour pendant les périodes de mesures pour collecter les fientes sur des plateaux sous les cages ou mesurer la consommation d'aliment dans les mangeoires, ce qui ne nécessitent pas de contact direct avec les animaux. Le seul contact a lieu lors de la pesée des animaux à J17, J21 et J24.

Impact sur les animaux

Du fait de la mise en cage prolongée des animaux, les nuisances attendues peuvent être des boiteries. En fonction des matières premières testées, les nuisances attendues peuvent être des modifications de consistance de fientes ou des régurgitations.

Devenir

Les animaux sont élevés au sol après l'essai pour atteindre un poids et un âge suffisant et ainsi être mis sur un marché de commercialisation classique.

Remplacement

Les évaluations de ces matières premières à partir d’analyses chimiques restent problématiques et les techniques in vitro utilisant des préparations enzymatiques sont encore délicates à mettre en oeuvre. De plus, elles demeurent imprécises quand on cumule l’incertitude des modèles de prédiction à celle associée à la variabilité analytique. L'objectif de ce projet est d'évaluer des matières premières pour les utiliser dans l'alimentation animale (notamment en volailles), c'est pourquoi il est nécessaire de faire appel à des oiseaux. Nous utilisons des poulets de chair de 0 à 24 jours afin de réaliser les mesures sur des animaux en croissance, ce qui est le plus répresentatif des animaux présents dans les élevages.

Réduction

La méthodologie utilisée ici s'appuie sur la publication d'une méthode européenne qui fait référence en la matière dans le domaine. Concrètement, nous mesurons l'ingéré alimentaire (composition des aliments et quantité consommée par les animaux) et l'excrété est récupéré pour être analysé (quantité et composition des fientes). Par différence, nous pouvons estimer les nutriments assimilés par l'animal. Le projet est divisé en 40 essais (8 par an). Dans chaque essai, 7 matières premières et un témoin sont analysés (soit 280 matières premières au total). Compte-tenu de la variabilité animale et environnementale,et de la précision que nous recherchons pour le calcul des valeurs nutritionnelles, 288 animaux sont nécessaires dans chaque essai (9 répétitions de 4 poussins x 7 matières premières + 1 témoin). Ce nombre a été calculé afin de pouvoir observer des différences significatives (pour une valeur de probabilité de 5%, soit une chance sur 20 que notre hypothèse soit fausse) sur la digestibilité entre les groupes. Ce nombre a été déterminé par un test statistique de puissance de notre dispositif expérimental (avec calcul de la ppds = plus petite différence significative que le dispositif permet de détecter entre les groupes). Le dispositif utilisé permet de maitriser les consommations par groupe de 2 poussins et de réaliser une collecte totale des fientes. Un essai dure 24 jours. Un chronogramme est joint en annexe. Il y a 14 jours d’élevage classique au sol puis il y a une phase d'élevage en cage pendant 10 jours: période d'adaptation de 3 jours aux cages où les poussins sont élevés à 4 par cage. Puis pendant 7 jours, seul 2 poussins par cage sont conservés, les 2 autres poussins retournent en élevage classique sur litière au sol. Après une période d'adaptation aux aliments pendant 4 jours, les quantités d’aliments ingérés sont mesurées et l’intégralité des fientes sont récupérées quotidiennement pendant 3 jours. Ainsi par différence, les quantités de nutriments assimilés par les poussins sont estimées.

Raffinement

Au minimum, deux fois par jour le comportement (Position, déplacement, attitude, boiterie) est observé. Tout au long de l’essai , la mortalité est contrôlée quotidiennement. De plus, le poids des poussins à J17 et J21 est mesuré. En fonction de ces critères, un poussin ou le groupe d’animaux destiné à une matière première peut être mis hors essai. La grille des points limites est jointe en annexe.

Choix des espèces

Il s'agit de l'espèce cible. Nous utilisons des poulets de chair de 0 à 24 jours afin de réaliser les mesures sur des animaux en croissance, ce qui est le plus représentatif des animaux présents dans les élevages de volailles.

Greffées avec des lymphocytes T humains modifiés, puis traitées par un médicament censé déclencher un gène de mort dans ces cellules, 80 souris immunodéficientes vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour prélèvement de tissus. Chaque souris est pesée trois fois, reçoit au maximum deux injections sous anesthésie, et vingt-quatre d'entre elles subissent en plus un prélèvement de sang. L'enjeu déclaré est de valider chez l'animal vivant un système de sécurité destiné à éliminer des cellules CAR-T chez des patients en cas d'effets secondaires graves. Les nuisances décrites se limitent au stress de la contention et à la douleur des piqûres, sans que le RNT indique ce que provoque, chez la souris, la destruction massive des lymphocytes greffés.

Objectifs

Les lymphocytes T (LT) font partie d’une catégorie de globules blancs qui jouent un rôle très important pour les défenses de l’organisme. Ces cellules sont responsables de la réponse immunitaire cellulaire visant à détruire les agents pathogènes, aussi bien les bactéries que les cellules cancéreuses. L’idée d’utiliser ces LT pour le traitement de maladies est en plein développement. Le principe de ces thérapies consiste à prélever les LT des patients pour les modifier génétiquement et les leurs réinjecter dans le but de reconnaître puis d'éliminer les cellules cancéreuses. Leur efficacité est contrebalancée par de fréquents effets secondaires indésirables tels que la production massive de cytokines suivie par des neurotoxicités. Pour contrôler ces cellules CAR-T, en clinique chez l’homme, elles peuvent être équipées de gènes « dit suicide » qui sont activables par des médicaments cliniquement approuvés. Les cellules CAR-T activées par le médicament meurent. Dans une étude précédente chez la souris, nous avons démontré que nous pouvions éliminer de façon contrôlée les cellules CAR-T génétiquement modifiées avec un médicament utilisé en clinique chez l'homme. Ce médicament est un immunosuppresseur, il ne peut donc pas être utilisé chez tous les patients notamment ceux qui sont déjà immunodéprimés. L’objectif de ce projet est de tester l'efficacité de deux autres médicaments non immunosuppresseurs cliniquement approuvés chez l'homme et capables d'induire la mort de LT humains équipés d'un gène suicide après une greffe chez la souris.

Bénéfices attendus

Le bénéfice est la validation de systèmes de sécurité, inductibles et contrôlés, permettant d'éliminer des cellules CAR-T greffées chez un patient en cas d’effets secondaires graves pour le traitement de pathologies. Cette sécurité vise à perfectionner considérablement les protocoles actuels de cellules CAR-T et favorisera leurs utilisations en première intention améliorant ainsi la prise en charge des cancers et le traitement de certaines pathologies auto-immunes.

Procédures

Les souris seront soumises à 3 pesées d'une durée de moins de 30 secondes (réalisées sur animal vigile) à J0, J5 et J10. Deux injections maximum sur animal anesthésié et analgésié, d'une durée de moins de 30 secondes, seront réalisées. Un prélèvement de sang sur animal anesthésié sera réalisé sur 24 animaux.

Impact sur les animaux

Un stress, de courte durée de moins de 30 secondes, pourra être généré au moment des contentions des souris et lors des pesées hebdomadaires. Du stress sera également généré lors des anesthésies d'une durée de 5 à 10 minutes maximum. Les injections pour l'inoculation des lymphocytes et du médicament ainsi que le prélèvement de sang pourront également générer une douleur d'intensité légère de courte durée (10 à 15 secondes).

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort pour effectuer des prélèvements de tissus et d'organes pour des analyses tissulaires.

Remplacement

Des tests réalisés in vitro ont montré que les médicaments utilisés sont capables d'activer le signal de mort dans des lymphocytes T humains modifiés. Nous souhaitons maintenant valider in vivo cette capacité d'induire le signal de mort, aussi, l'utilisation du modèle souris est indispensable.

Réduction

Il s'agit d'une étude comportant un effectif de 80 animaux au total. Afin de limiter le nombre d'animaux utilisés, les groupes comporteront 10 animaux maximum tout en permettant une analyse à l'aide d’outils statistiques appropriés sur les prélèvements analysés.

Raffinement

Les souris seront acclimatées au moins 7 jours à l'animalerie avant d'être incluses dans la procédure. La procédure expérimentale a été conçue de manière à minimiser les dommages causés aux animaux. Les 3 pesées seront réalisées sur animal vigile par contre tous les autres gestes techniques seront réalisés sur animal anesthésié/analgésié afin de diminuer le stress et l'inconfort de l'animal. Durant les 10 jours de la procédure, les souris sont suivies quotidiennement, le registre de soins est complété en se rapportant à la grille de suivi de soins adaptée.

Choix des espèces

Afin de pouvoir greffer des LT humains, une immunodéficience est nécessaire. Nous utiliserons comme modèle une souris imunodéficiente. Cette mutation se caractérise par une absence des cellules T fonctionnelles et des cellules B, une diminution des activités des cellules présentatrices d’antigènes, des cellules myéloïdes et des cellules Natural Killer. Ces caractéristiques évitent le rejet des lymphocytes T humains. Les animaux utilisés seront âgés de 7 à 8 semaines dont le poids varie entre 15-25 grammes. C'est l'âge des souris adultes couramment utilisées dans la littérature lors de la greffe de cellules humaines.

Comparer la qualité des sources de protéines végétales et animales passe ici par la privation alimentaire, et 720 rats en croissance vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque rat est isolé en cage individuelle pendant toute la période expérimentale, placé deux fois vingt-quatre heures en cage métabolique et deux fois trois jours en cage de calorimétrie, radiographié deux fois sous anesthésie gazeuse et soumis à deux prélèvements sanguins de 500 microlitres à la queue. Une injection de valine marquée précède la mise à mort de trente minutes, le temps de mesurer la synthèse protéique. Le porteur affirme que la mesure des effets d'un régime pauvre en acides aminés sur la croissance "empêche le remplacement" par des modèles cellulaires, et présente l'isolement comme atténué par le fait que les rats entendent et sentent leurs congénères.

Objectifs

La qualité de l’apport alimentaire en protéines des régimes alimentaires dépend de leur capacité à satisfaire les besoins en acides aminés (AA) indispensables (AAI) tout au long des cycles de vie. C’est une question majeure de sécurité nutritionnelle, principalement dans les pays en voie de développement, où l’apport protéique total est modéré, voire bas. Plus généralement, la connaissance de la qualité de l’apport alimentaire en protéine est primordiale pour comparer les différentes sources de protéines, notamment dans le cadre des discussions sur le rééquilibrage des sources alimentaires végétales et animales, et la recherche de sources alternatives de protéines. La composition en AAI est variable selon les sources protéiques. En effet, les protéines d'origines animales ont un profil homogène et équilibré en AAI, alors que les protéines de céréales et les protéines de légumineuses (comme le gluten) sont déficientes en certains AAI. Les profils de référence de besoin en AAI, utilisés pour l’évaluation de la qualité protéique, initialement déterminés à partir de données de bilan azoté, ont été révisés à la hausse (Organisation pour l'alimentation et l'agriculture (FAO)/Organisation mondiale de la santé (OMS),2007) sur la base de nouvelles méthodes, rendant plus sélectifs les critères de qualité des protéines. Cependant, ces valeurs révisées restent discutées. Ainsi, lors de son rapport sur le besoin en protéines et AA en nutrition humaine, le comité (FAO/OMS) a conclu qu’aucune méthode actuelle d’estimation du besoin en AAI n’est entièrement fiable et qu'iI est donc primordial de proposer de nouvelles approches complémentaires pour préciser les valeurs des besoins et d’évaluer le statut nutritionnel protéique des différentes populations. Pour cela, la FAO a recommandé le recours à l’usage d’outils tels que la métabolomique (ensemble des métabolites), qui a notamment été appliquée avec succès pour estimer le besoin en d’autres micronutriments. L’objectif de ce projet est d’identifier les variations des profils du métabolome urinaire et plasmatique comme biomarqueurs spécifiques de la déficience en AAI et à évaluer l’efficacité de la supplémentation pour valider les biomarqueurs identifiés. Ce projet fait suite à deux projets précédents pour lesquels nous avons identifié et validé des biomarqueurs urinaires pour trois des neuf AAI. Ce projet se déroulera sur 2 sites, dont une plateforme pour évaluer leur dépense énergétique et la composition corporelle.

Bénéfices attendus

L’identification et la validation de biomarqueurs du statut en AAI permettra, à terme, de mieux définir les besoins en acides aminés indispensables. Cela servira à affiner les politiques nutritionnelles et à mieux évaluer la qualité des sources protéiques. De plus, cette étude nous renseignera sur les effets d’une supplémentation en ces acides aminés indispensables après une phase de déficience. Ces effets n’étant que peu rapportés dans la littérature, ces informations seront très utiles, notamment pour l’étude de la sous-nutrition chez l’enfant avec retard de croissance.

Procédures

Durant la période expérimentale , les animaux seront placés en cage individuelle pour permettre la mesure précise de leur prise alimentaire. Les animaux seront placés deux fois pendant la période expérimentale en cages métaboliques pendant 24h pour collecter les féces et les urines, et deux fois en cage de calorimétrie pendant 3 jours pour la mesure de dépense énergétique. La densité minérale osseuse et la longueur du tibia seront analysés par radiographie deux fois au cours de l'expérience après anesthésie gazeuse (anesthésie à l'isoflurane 2% pendant 10-15min). Deux prélèvements sanguins seront effectués au niveau de la veine de la queue de 500μl chacun .A la fin de l'expérimentation, les animaux seront mis à mort et une injection de valine 13C sera réalisée 30 minutes avant l’euthanasie (150μmol/100g poids corporel), dans le but de mesurer la synthèse protéique.

Impact sur les animaux

Durant la période expérimentale, les animaux seront placés en cage individuelle pour permettre la mesure précise de leur prise alimentaire et de leur dépense énergétique (cages de calorimétrie indirecte), ainsi que la collecte des urines et fécès (cages métaboliques), ce qui peut engendre un stress modéré dû à l’isolement des animaux. Les animaux seront transportés à la plateforme 3 jours avant d'effectuer les mesures, afin d’évaluer leur dépense énergétique par calorimétrie indirecte et leur composition corporelle. La plateforme se situe à plusieurs km de l’unité de rechercheset le transport des animaux sera réalisée en voiture ce qui peut engendrer un stress modéré. Aussi, les prélèvements sanguins lors de la procédure 2 sont susceptibles d’induire de la douleur et un stress modéré. Une injection sera réalisée 30 minutes avant la mise à mort, dans la veine caudale, sous anesthésie gazeuse dans le but de mesurer la synthèse protéique. L’anesthésie gazeuse permettra de réduire la douleur engendrée par l’injection.

Devenir

Tous les rats seront euthanasiés en fin de procédure pour réaliser des analyses sur différents tissus cibles.

Remplacement

La nécessité de mesurer les conséquences de l'ingestion d’un régime à faible teneur en AAI sur le comportement alimentaire et les paramètres de la croissance (gain de poids et composition corporelle) empêche le remplacement de l'expérimentation animale par des modèles cellulaires ou moléculaires. Les résultats de ce projet permettront de mettre en place une étude clinique chez l’enfant dénutri. Ainsi, les objectifs de ce projet ne peuvent être atteints sans avoir recours à l’animal, le rat étant un modèle pour l'humain, en particulier pour la nutrition.

Réduction

A partir des données issues d’une étude précédente, nous avons déterminé qu’un effectif de 10 rats par groupe est le nombre minimal d’animaux nécessaires pour garder une puissance statistique satisfaisante. Cette étude inclue 6 lots, correspondant à chaque AAI à étudier. L’expérimentation comprendra 80 animaux pour chaque AAI étudié.

Raffinement

Le projet impose l'hébergement des rats en cages individuelles (répondant aux normes en vigueur) pour la mesure précise de la consommation alimentaire. Les rats demeurent dans la même pièce que leurs congénères, avec lesquels ils continuent à échanger par vocalises, et ils les voient et les sentent, ce qui modère l’impact de l’isolement. De plus, les cages seront enrichies au moyen de différents objets (tunnel, d’une tasse renversée, …) . De plus, un enrichissement social est prévu : les animaux seront placés en cages collective tous les jours pendant 2 h (durant les mesures de poids corporel et de gaspillage alimentaire). Les prises de sang sont réalisées par un expérimentateur expérimenté pour cet acte technique. Des aiguilles spécifiques permettant un écoulement plus efficace du sang en sortie d’aiguille sont utilisées, ce qui permet de limiter la durée et le stress engendré par les prises de sang. Les animaux seront transportés à la plateforme en voiture pour réduire la durée du stress provoqué par le transport. De plus, un enrichissement social est prévu pour le transport : Les animaux seront regroupés en fonction des régimes en cages collectives de transport avec de l’eau en gelée et de la nourriture à disposition. La manipulation régulière des animaux par les mêmes expérimentateurs pour les mesures du poids et de la prise alimentaire permet de suivre de manière rapprochée l’état de santé des animaux et de détecter des modifications éventuelles de leur état physique ou de leur comportement. Enfin, des points limites seront appliqués, au-delà desquels les animaux seront temporairement ou définitivement sortis des procédures.

Choix des espèces

Comme l’humain, le rat a un régime alimentaire très diversifié, il est omnivore. De plus, l’anatomie et la physiologie de son système digestif présentent des similarités suffisamment importantes avec ceux de l’être humain pour qu’une extrapolation des résultats obtenus soit envisagée. A tel point que l’Organisation des Nations Unies pour l’Alimentation et l’Agriculture (Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO) recommande les études chez l’homme, le porc ou le rat pour étudier la qualité des protéines. Notre projet s’inscrit complètement dans ce cadre. Nous utiliserons ainsi des rats en croissance comme modèle de l'enfant en croissance.