Recherche appliquée
- Alimentation animale
- Autres troubles humains
- Bien-être animal
- Cancers
- Diagnostic des maladies
- Maladies animales
- Maladies des plantes
- Maladies infectieuses
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
- Troubles cardiaques
- Troubles endocriniens
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles immunitaires
- Troubles musculosquelettiques
- Troubles nerveux
- Troubles respiratoires
- Troubles sensoriels
- Troubles urogénitaux
Pharmacothérapies pour améliorer la structure-fonction artérielle dans des conditions physiopathologiques liées à des altérations des fibres élastiques (1/2).
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
Placées quatorze jours dans une atmosphère appauvrie en oxygène, ou traitées trois mois par un composé mêlé à l'eau de boisson, ou injectées trois fois dans la veine de la queue, 2 475 souris subissent ensuite des mesures de pression artérielle à l'état vigile, trois fois par jour pendant trois jours, puis une échographie cardiaque de trente minutes sous anesthésie. Les procédures vont d'un niveau de souffrance léger à sévère. Deux tiers des souris portent une délétion du gène de l'élastine ou de la fibrilline-1 qui altère leurs vaisseaux dès la naissance et peut provoquer des sténoses ou des anévrismes, et celles maintenues jusqu'à vingt-quatre mois pour former les groupes âgés peuvent se retrouver seules quand leurs congénères meurent de vieillesse. Aucune ne sort vivante de ce projet : toutes finissent par un prélèvement d'organes vitaux mené sous anesthésie sans réveil, destiné à l'artériographie, à l'histologie et à la culture de cellules musculaires lisses.
Objectifs
L'élasticité des grosses artères est essentielle pour permettre une perfusion correcte des tissus. Les fibres élastiques, responsables de l'élasticité artérielle, sont composées à 90% d'élastine (Eln) et à 10% de microfibrilles riches en fibrilline-1 (Fbn1), et ne sont produites que jusqu'à la fin de l'adolescence, ne faisant ensuite que fonctionner tout en se dégradant (avec perte d'élasticité artérielle) jusqu'à la fin de la vie. Cette dégradation de l'élasticité artérielle a des conséquences délétères majeures sur la fonction cardiaque, la pression et la circulation sanguines, et la perfusion des organes. C'est ce qui advient au cours du vieillissement normal, mais aussi dans les maladies génétiques liées à l'organisation anormale des fibres élastiques : syndrome de Williams-Beuren (rétrécissements artérielles dûs à la déficience en Eln) et syndrome de Marfan (anévrismes dûs à la déficience en Fbn1). Des études récentes ont également montré que l'altération des fibres élastiques et les dysfonctions artérielles correspondantes (dont la rigidification artérielle) sont associées à l'hypoxie intermittente générée par le syndrome d'apnée obstructive du sommeil, qui concerne 10-20% de la population générale et jusqu'à 30-50% des personnes âgées. Il a préalablement été démontré que 3 traitements pharmacologiques, administrés à des souris, peuvent, dans des situations fixées, protéger et/ou restaurer la production des fibres élastiques et diminuer la rigidité artérielle. Ces 3 traitements n'ayant jusqu'alors pas été appliqués dans les mêmes situations pathologiques, ce projet propose de comparer de manière systématique chez les mêmes souris l'efficacité des 3 traitements, dans trois modèles pathologiques présents au laboratoire, en fonction du sexe et de l'âge. Le but ultime est de proposer le traitement le plus efficace pour chacune des trois pathologies, chez les patients humains. Le projet sera mené dans 2 établissements utilisateurs qui apporteront chacun l'accès à des techniques spécifiques différentes.
Bénéfices attendus
Ce projet de recherche est motivé par l'importance en santé publique de la dégradation des fibres élastiques artérielles dans différentes situations physiopathologiques comme le vieillissement, la déficience génétique du gène de l'élastine ou de la fibrilline-1, ou l'hypoxie intermittente causée par le syndrome d'apnée du sommeil. Ceci conduit à des dysfonctions artérielles et à l'hypertrophie et l'insuffisance cardiaques induites, couplée à une hémodynamique altérée, une mauvaise perfusion et une dysfonction des organes. La réparation des fibres élastiques dégradées est donc un enjeu thérapeutique majeur. La littérature fait état de nombreux travaux à ce sujet (plusieurs milliers, mots-clefs: elastic fiber artery), montrant l'intérêt général pour comprendre les mécanismes et améliorer ou restaurer l'élasticité artérielle. Les résultats obtenus sur ces modèles de souris permettront de vérifier et de comparer les efficacités des trois traitements pharmacologiques dans le maintien ou l'amélioration de l'élasticité artérielle et des paramètres physiologiques associés chez des animaux modèles de 3 pathologies humaines. Suivant la pathologie, le traitement le plus efficace pourra s'avérer ne pas être le même, et nos résultats permettront donc de proposer une nouvelle stratégie thérapeutique la plus appropriée chez les patients atteints par chacune de ces trois affections.
Procédures
1/3 des animaux seront exposés à la normoxie ou à l'hypoxie durant 14 jours avant leur mise à mort. Les autres animaux (2/3) ont un gène délété qui altère, dès la naissance, la plasticité et l'élasticité de leurs vaisseaux : 1/3 des animaux seront déficients pour le gène de l'élastine ou seront les animaux témoins de ceux-ci, et 1/3 des animaux seront déficients pour le gène de la fibrilline-1 ou seront les animaux témoins de ceux-ci. Dans chacun de ces 3 groupes d'animaux, les effets de 3 traitements pharmacologiques seront étudiés : un premier tiers des animaux de chaque groupe sera traité durant 3 mois avant la fin de l'étude par le premier traitement pharmacologique (dans l'eau de boisson), un deuxième tiers des animaux de chaque groupe sera traité durant 3 mois avant la fin de l'étude par le deuxième traitement pharmacologique (dans l'eau de boisson), et le dernier tiers des animaux de chaque groupe sera injecté dans la veine de la queue 3 fois à 5 jours d'intervalle juste avant la fin de l'expérimentation avec le troisième traitement pharmacologique ou du sérum physiologique (durée de l'injection 30 secondes). Tous les animaux seront soumis à des mesures de pression artérielle vigile (3 fois par jours pendant 3 jours, à raison de 15 minutes par session), non-invasives, par sphygmomanométrie à la queue (tail-cuff). La fonction cardiaque et aortique sera mesurée une fois, en fin de protocole, par échographie sous anesthésie gazeuse d'une durée moyenne de 30 minutes. A la fin de l'ensemble des procédures, des prélèvements d'organes seront réalisés sous anesthésie et analgésie, entrainant la mort des animaux. Ces organes seront utilisés par la suite dans des expériences de physiologie, de biochimie, d'histologie et de biologie moléculaire, et pour réaliser des cultures de cellules musculaires lisses vasculaires. De plus, les animaux mis en vieillissement pour former les groupes des souris âgées de 24 mois auront, par conséquent, un hébergement de longue durée. Les expériences d'échographie sur animal anesthésié seront réalisées dans l'EU2 ; toutes les autres expériences seront réalisées dans l'EU1, porteur principal du projet.
Impact sur les animaux
La mesure sur animal éveillé de la pression artérielle peut induire un léger stress. Les animaux en hébergement longue durée pour du vieillissement pourraient se retrouver isolés si leurs congénères venaient à mourir de vieillesse. La mise en hypoxie des animaux entraine une perte de poids les premiers jours le temps de l'adaptation à la restriction d'air de façon récurrente et répétée et une diminuation de leur prise alimentaire. Les animaux génétiquement modifiés ont une perte l'élasticité et de plasticité de leur vaisseaux pouvant conduire à des sténoses ou à des anévrismes. L'administration des traitements testés devraient limiter les effets délétaires de l'hypoxie ou celles induites par les modifications génétiques, voire améliorer la plasticité et l'élasticité vasculaire.
Devenir
Tous les animaux se verront appliquer un prélèvement d'organes vitaux terminal au cours d'une procédure sans réveil. Aucun animal ne restera donc en vie à la fin des procédures expérimentales. Ces prélèvements d'organes permettront des études d'artériographie de pression, d'histologie classique ou en microscopie synchrotron, de biologie moléculaire (expression des gènes et protéines liés aux fibres élastiques) et, concernant l'aorte, pour généréer des primocultures de cellules musculaires lisses vasculaires.
Remplacement
Remplacer : la mécanique et la réactivité vasculaires reposent sur une interaction fonctionnelle des systèmes nerveux et vasculaires, ainsi qu'une interaction entre les signaux circulants et les différents types cellulaires vasculaires, aussi bien que sur l'interaction entre les différents types de cellules vasculaires structurées de manière très précise dans la paroi, nécessitant forcément une approche in vivo. Aucune méthode alternative ne peut donc se substituer à l’utilisation des animaux pour la réalisation de notre projet car il requiert une approche intégrée.
Réduction
Réduire : Sur la base des résultats de nos expériences publiées antérieurement et du niveau de dispersion des données constaté chez les souris, le nombre de souris nécessaire à nos travaux a été réduit au minimum sans compromettre l’interprétation statistique de nos résultats : 12 animaux par groupe chez les adultes (16 par groupe à mettre en vieillissement pour obtenir 12 animaux agés, du fait du taux de décès spontané avant 24 mois) sont prévus mais le maximum de procédures expérimentales non-sévères seront réalisées sur tous les animaux, ce qui permet de ne pas devoir recourir à des groupes d'animaux séparés/additionnels pour réaliser des procédures différentes, sauf nécessité absolue due à l'impossibilité de réaliser de multiples études de physiologie sur différents organes vivants en même temps. Aussi, nous aurons besoin de constituer des groupes témoins non-traités pour chaque traitement, sans pouvoir les mutualiser de manière générale. Cependant, deux des traitements pharmacologiques étant tous deux simplement ajoutés à l'eau de boisson des animaux, nous constituerons des groupes témoins mutualisés pour ces deux traitements (animaux buvant de l'eau de boisson normale), ce qui permettra une réduction sensible du nombre d'animaux utilisés. Après la réalisation des procédures in vivo et l'euthanasie des animaux, nous allons collecter les organes et tissus de ces mêmes animaux pour les utiliser au cours des études ex vivo et in vitro post-mortem, rationnalisant encore ainsi le nombre des animaux utilisés. Enfin, un certain nombre d'expériences de signalisation cellulaire seront menées sur des primocultures de cellules musculaires lisses vasculaires issues de nos souris, ce qui permettra de réduire encore le nombre des animaux nécessaires pour atteindre nos objectifs.
Raffinement
Une attention générale sera portée à la qualité des méthodes d'anesthésie et d'analgésie des animaux. De plus, une surveillance attentive sera réalisée pendant l'hébergement et lors de la réalisation des procédures expérimentales afin d'évaluer en permanence les nuisances subies (douleur, stress, ...), de façon à pouvoir appliquer immédiatement un renforcement analgésique et/ou anesthésique si nécessaire et faire en sorte que ces nuisances soient absentes ou réduites à leur niveau minimum. Les conditions de l'hébergement de longue durée des animaux en vieillissement, seront particulièrement surveillées afin de limiter au maximum les risques de décès spontané liés à l'âge. L'organisation des cages sera optimisée (mise en place d’enrichissement supplémentaire pour les animaux âgés en situation d’isolement, croquettes mouillées au sol dans les cages pour les animaux âgés). Les conditions d'expérimentation seront aussi optimisées pour le confort des animaux, avec habituation à la contention (mesures de pression artérielle) et gel oculaire appliqué lors d'anesthésies longues (échographie). Des points limites prédictifs et précoces, gradés précis et adaptés, ainsi que des critères d'arrêt, sont définis, et un arbre décisionnel mis en place, permettant aux personnels de décider des actions à réaliser pour le bien-être des souris et l'application des points limites et critères d'arrêt définis. Les expérimentateurs et soigneurs seront formés pour appliquer ces procédures et règles de protection du bien-être animal, conformément à la règlementation. Aussi, les lignées de souris génétiquement déficientes pour l'élastine ou la fibrilline-1 sont à phénotype dommageable car les individus homozygotes meurent quelques jours ou semaines après la naissance. Les animaux homozygotes n'étant pas un objet de notre étude, ils ne seront pas produits, en n'effectuant que des croisements d'animaux de type sauvages avec des animaux hétérozygotes. En raison d'une mortalité intra-utérine partielle des animauxhétérozygotes pour l'élastine, les mères seront particulièrement surveillées en période périnatale (deux fois par jour au lieu d'une) de façon à détecter au plus vite tout problème et appliquer les mesures de soin ou critères d'arrêt définis. Le transport des animaux entre les 2 EU est fait par un expérimentateur compétent, en cage d'hébergement standard, temporairement occultée, avec eau, croquettes et enrichissement.
Choix des espèces
Nos travaux évalueront l'efficacité réparatrice de trois traitements pharmacologiques sur les fibres élastiques artérielles altérées dans des situations physiopathologiques existant chez l'Homme (déficits génétiques responsables des syndromes de Williams-Beuren et de Marfan, et hypoxie intermittente due à l'apnée obstructive du sommeil), en fonction de l'âge et du sexe. Notre étude concerne la physiologie cardiovasculaire et les fibres élastiques artérielles altérées dans des situations physiopathologiques existant chez l'Homme. Des modèles alternatifs d’animaux de classes phylogénétiques inférieures (drosophile, zebrafish, c-elegans) utilisés parfois en recherche fondamentale ne sont pas pertinents pour les questions scientifiques abordées dans ce projet. Les souris sont le modèle de référence utilisé en recherche fondamentale dans ce domaine, ce qui permettra une comparaison de nos résultats avec nos résultats antérieurs et avec la littérature. Les souris utilisées dans le cadre de ce protocole sont âgées de 6 mois (jeunes adultes) et de 24 mois (âgées), ce qui correspond aux âges ciblés pour une vérification optimale des potentialités thérapeutiques des trois traitements pharmacologiques sur nos modèles murins physiopathologiques.
Immunisation pour la génération d’anticorps monoclonaux in vitro
- Recherche appliquée
- Diagnostic des maladies
- Maladies animales
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Oncologie
60 souris âgées de six semaines vont être utilisées dans des procédures déclarées d'un niveau de souffrance léger, toutes tuées au quinzième jour pour prélever leurs ganglions. Chacune reçoit deux injections d'antigènes de micro-organismes pathogènes dans le muscle du jarret, avec pesée et surveillance quotidiennes. Le porteur affirme que ce protocole n'entraîne jamais de détérioration de l'état général, puis liste comme effets possibles la boiterie, des grosseurs, des yeux mi-clos, une prostration et un pelage ébouriffé, la mise à mort étant envisagée en cas de nécrose au point d'injection. Les anticorps seront ensuite produits in vitro, et il conclut que la souris reste "irremplaçable" pour cette étape, invoquant notamment des "protocoles bien établis" et un "historique de succès clinique".
Objectifs
Depuis l'attribution du prix Nobel de Médecine en 1983 pour la découverte de la génération et de production d'anticorps monoclonaux, le développement et l'utilisation de ces derniers sont devenus des outils essentiels dans tous les domaines de la biologie, couvrant des questions scientifiques fondamentales jusqu'au développement de traitements des infections. La présente demande d'autorisation de projet vise à obtenir des anticorps de souris spécifiquement dirigés contre des antigènes d'intérêt impliqués dans les mécanismes infectieux de différents pathogènes affectant tant l'homme que les animaux. Ces anticorps de souris spécifiques auront plusieurs objectifs : (1) améliorer la compréhension des mécanismes moléculaires du cycle de vie des micro-organismes pathogènes, (2) servir de référence en tant qu'outils d'études pour tous les laboratoires ou sociétés internationales travaillant dans le domaine de l'infectiologie, et (3) être utilisés dans le développement de stratégies thérapeutiques visant à lutter contre les agents infectieux émergents. Le processus de génération d'anticorps nécessite une étape d'immunisation des animaux pour susciter une réponse immunitaire permettant d'obtenir ces anticorps. Dans le cadre de l'immunisation, les souris sont injectées dans le muscle du jarret des pattes arrières avec les antigènes d'intérêt. Au bout de 15 jours, les souris sont euthanasiées afin de collecter les ganglions, qui seront utilisés pour développer des anticorps dirigés contre les antigènes d'intérêt. Ces anticorps joueront un rôle essentiel dans les diagnostics et les thérapies à venir contre les agents infectieux.
Bénéfices attendus
Le projet de génération et de production in vitro d’anticorps monoclonaux permettra des avancées à court, moyen et long terme, contribuant tant aux connaissances scientifiques qu'aux bénéfices thérapeutiques pour les êtres humains et les animaux contre des pathogènes infectieux. Les bénéfices à court terme résulteront d'une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires des micro-organismes pathogènes par l'étude et la compréhension de leur cycle de vie. En effet, les anticorps monoclonaux produits in vitro à partir des cellules immunitaires des souris deviendront des outils essentiels pour d'autres laboratoires nationaux et internationaux, facilitant la recherche en infectiologie. À moyen terme, l'identification de nouvelles cibles permettra le développement de thérapies pour lutter contre les maladies infectieuses émergentes. Ces connaissances acquises pourraient conduire à des stratégies thérapeutiques anti-infectieuses innovantes dans le domaine de la recherche médicale. Les impacts à long terme se feront sentir sur la santé publique grâce au développement de moyens préventifs et curatifs plus efficaces contre les agents infectieux à l'échelle nationale et mondiale. De plus, cela aura un impact positif sur l'environnement en permettant une meilleure compréhension et gestion des maladies infectieuses émergentes, réduisant potentiellement leur l'impact sur les écosystèmes. En résumé, le projet offre des bénéfices immédiats en termes d'avancées scientifiques et d'outils de recherche. À moyen et long terme, il pourrait conduire à des solutions innovantes pour traiter les maladies infectieuses, contribuant durablement à la recherche médicale et ayant des effets positifs sur la santé animale et humaine.
Procédures
Le processus de création des anticorps monoclonaux s'étend sur quinze jours et implique une immunisation chez la souris réalisée par deux injections, chacune d'une durée de 5 secondes, de protéines d'organismes pathogènes visant à stimuler leur système immunitaire. Durant ce protocole, les souris sont surveillées et pesées quotidiennement.
Impact sur les animaux
Ce protocole n'entraîne jamais de détérioration de l'état général des animaux et n'a jamais nécessité la mise en œuvre d'une médication générale dans le but de réduire la douleur, la souffrance ou l'angoisse. Cependant, les effets potentiels indésirables pourraient inclure des symptômes tels que la boiterie, la rougeur, la formation de grosseurs, des yeux mi-clos, une prostration, ou encore un aspect ébouriffé du pelage.
Devenir
Tous les animaux qui suivront le protocole d'immunisation seront euthanasiés afin de prélever leurs cellules immunitaires, permettant ainsi de générer des anticorps monoclonaux dirigés contre les antigènes des pathogènes étudiés.
Remplacement
Il est important de souligner que l'utilisation de souris pour la production d'anticorps monoclonaux peut être justifiée dans de nombreux cas, mais il est tout aussi essentiel de reconnaître qu'il existe des situations où d'autres alternatives peuvent être envisagées. Cependant, pour certains scénarios, les souris restent irremplaçables pour les raisons suivantes : (1) Une similitude avec la réponse immunitaire humaine : Les souris partagent une similitude dans leur réponse immunitaire avec les humains, ce qui en fait un modèle précieux pour la production d'anticorps monoclonaux destinés à des applications médicales. (2) Des protocoles bien établis : les techniques de génération d'anticorps monoclonaux chez la souris sont éprouvées et bien établies, avec des protocoles standardisés qui ont prouvé leur efficacité au fil des décennies. (3) Une polyvalence : les souris offrent une polyvalence d'applications, couvrant un large éventail de besoins de recherche et de développement thérapeutique, ce qui peut ne pas être aussi bien accompli avec d'autres modèles. (4) Historique de succès clinique : de nombreux anticorps monoclonaux développés chez la souris ont démontré leur succès clinique, soulignant leur efficacité dans la pratique médicale. (5) Une standardisation des résultats : en raison de la standardisation des protocoles et de la disponibilité de souches de souris bien caractérisées, les résultats obtenus avec les souris sont souvent plus prévisibles et reproductibles. Bien que des alternatives telles que les cellules humaines, les cellules animales autres que les souris, ou même des techniques in vitro soient envisageables dans certaines circonstances, la complexité du système immunitaire et les exigences spécifiques des applications médicales rendent souvent les souris indispensables dans la production d'anticorps monoclonaux.
Réduction
Le protocole proposé dans cette demande d'expérimentation permet de réduire de moitié le nombre de souris utilisées par rapport au protocole de référence. De plus, il réduit le nombre d'injections nécessaires à seulement 2, comparé à 6 dans le protocole précédent, et raccourcit la période d'expérimentation à quinze jours au lieu de deux mois. Ce protocole d'immunisation requiert l'utilisation de deux souris pour obtenir des anticorps dirigés contre l'antigène d'intérêt.
Raffinement
Les animaux sont hébergés dans des conditions conformes à la réglementation, en groupes de 2 à 5 individus, avec un environnement maintenu à des niveaux adéquats de température, d'éclairage, de bruit, et doté d'une litière ainsi que de matériaux de construction de nids adaptés à l'espèce. L'injection des antigènes dans les jarrets permet de maintenir une excellente mobilité des animaux. En cas de signes de douleur tels que la boiterie, la rougeur, la formation de grosseurs, des yeux mi-clos, la prostration, ou un pelage ébouriffé, un analgésique est administré. Si nécessaire, la réhydratation de l'animal est envisagée par l'injection de sérum physiologique par voie sous-cutanée, et l'accès à la nourriture est facilité en plaçant celle-ci au sol dans la cage. En présence de signes de prostration, d'hypoactivité, ou de piloérection accompagnant une plaie, une infection, ou une nécrose au point d'injection, l'euthanasie est envisagée.
Choix des espèces
Afin d'identifier, de comprendre et de caractériser les mécanismes d'infection des microorganismes pathogènes étudiés, il est nécessaire de disposer d'anticorps monoclonaux spécifiques dirigés contre les facteurs impliqués dans ces mécanismes. Pour obtenir ces anticorps monoclonaux, il est essentiel de passer par une étape d'immunisation d'animaux suffisamment éloignés de l'homme pour générer une réponse immunitaire robuste. La souris est l'espèce de choix depuis la publication du protocole de génération d'hybridomes pour la production d'anticorps monoclonaux en 1975, récompensé par le prix Nobel en 1983. Les souris utilisées dans ce protocole ont un âge de 6 semaines, avec un poids supérieur à 20 g. Ces jeunes souris possèdent un système immunitaire permettant ainsi une meilleure réponse immunitaire.
FLAVORESIST : Phénotypage de la résistance à la flavobactériose d’une population de truites commerciales pour une amélioration progressive par sélection génétique
- Recherche appliquée
- Maladies animales
Les truites qui atteignent le point limite défini par le projet sont sorties du protocole et tuées par surdosage d'anesthésique. 3 710 truites arc-en-ciel vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures dont le niveau de souffrance déclaré va de léger à sévère. Après une mise à jeun de vingt-quatre à quarante-huit heures, les alevins de un à dix grammes sont infectés par la bactérie de la flavobactériose, par bain ou par une injection calibrée pour en tuer la moitié, l'infection provoquant une septicémie hémorragique, une nage erratique et une nécrose au point d'injection. Le porteur reconnaît qu'aucun élément concret d'appréciation de la souffrance éprouvée pendant la maladie ne figure dans la littérature. La finalité est commerciale : fournir aux entreprises des marqueurs génétiques de résistance et permettre la vente d'œufs de truite moins sensibles à la bactérie.
Objectifs
Le développement de l’aquaculture est freiné par l’impact de maladies infectieuses. La mise au point de stratégies innovantes permettant d’améliorer la santé des animaux d’élevage et de limiter le recours aux antibiotiques est essentielle à l’avenir du secteur. L’étude porte sur la bactérie responsable de la flavobactériose d’eau froide qui provoque chez les salmonidés une septicémie hémorragique et peut conduire à des mortalités considérables dans les piscicultures. Cet agent pathogène est l'une des causes les plus courantes de maladie bactérienne en production aquacole de truite arc-en-ciel en eau douce. Aucun vaccin n'est actuellement commercialisé et le traitement repose uniquement sur l’antibiothérapie. Il existe donc une marge de progrès évidente, non seulement du point de vue de la rentabilité économique des entreprises mais aussi pour des raisons de durabilité environnementale et de perception de la qualité des produits par les consommateurs. L'objectif du projet est de réduire les lourdes pertes dues aux infections dans les piscicultures (mortalités, coût des traitements…), mais également de participer à l’amélioration de l’image de marque de la pisciculture en réduisant les traitements médicamenteux. Bien que justifiée scientifiquement par l’impact positif global qu’elle peut générer sur la santé animale, la mise en œuvre de la sélection génétique de la résistance nécessitera de soumettre un nombre important d’animaux à des infections expérimentales. Néanmoins, l’ensemble du projet restera en accord avec la demande sociétale pour le respect du bien-être animal qui est forte et le besoin de développer des méthodes innovantes respectant le principe des 3R évident. Les objectifs du projet sont de consolider les connaissances acquises sur la résistance à la flavobactériose, afin de fournir aux entreprises en fin de projet une stratégie optimale d’intégration des caractères génétiques de résistance dans leurs schémas de sélection. Les zones du génome impliquées dans la variabilité du caractère de résistance seront comparés pour 2 souches bactériennes responsables des épisodes infectieux grâce à la réalisation d’infections sur une population commerciale de truites. D’autre part, une méthode alternative de caractérisation, conforme aux principes de raffinement, sera évaluée.
Bénéfices attendus
LLes résultats attendus en fin de projet sont les suivants : - L’évaluation de l’impact du type de la souche bactérienne, utilisée pour la sélection sur les caractères de résistance identifiés. - L’identification et la validation expérimentale de marqueurs génétiques de résistance pour une population commerciale. Ces connaissances permettront, à très court terme, la commercialisation d’œufs de truite ayant une résistance améliorée, avec un impact direct de réduction des épisodes infectieux de flavobactériose dans les entreprises de production de truite. - L’évaluation dans des conditions opérationnelles d’une méthode de mesure de la résistance basée sur un paramètre précoce (avant la mort due à l’infection). Cette méthode de raffinement des procédures pourrait permettre une avancée importante, en réduisant la souffrance animale lors des futurs essais de sélection de la résistance à la flavobactériose.
Procédures
Les infections expérimentales réalisées par injection sont réalisées sous anesthésie et par une seule injection par poisson en moins de 15 secondes. Le nombre total d’animaux soumis à des infections par injection sera de 240 ou 2640 poissons suivant le mode d’infection défini pour le challenge de sélection (2400 poissons). En effet, celui-ci sera réalisé par bain si le pré-challenge confère une mortalité comprise entre 30% et 70% sinon par injection d’une dose conférant 50% de mortalité (1 seule et sous anesthésie).
Impact sur les animaux
Les manipulations (tri, pesée, transfert, injection) ainsi que la mise à jeun 24 ou 48 heures avant l’infection engendrent un stress chez les animaux. Aucun élément d’appréciation très concret de la souffrance éprouvée lors de l’évolution de la maladie n’est disponible dans la littérature. Cependant, le niveau de douleur sera considéré nul chez les contrôles non infectés en bonne santé, et modéré à sévère chez les animaux infectés chez qui l’infection peut conduire à la mort. L’infection peut également conduire certains individus à une perte d’appétit, un excès d’excrétion de fèces, une nécrose au point d’infection et une nage erratique.
Devenir
Tous les animaux de ce projet entreront dans un protocole d'infectiologie et ne pourront être réutilisés pour d'autres finalités, ils seront donc mis à mort en fin d'expérience.
Remplacement
L’étude des caractères génétiques impliqués dans la résistance aux maladies infectieuses chez le poisson nécessite d’établir des liens entre génétique du poisson et caractère de résistance/sensibilité à l’agent pathogène. Le projet que nous menons chez la truite arc-en-ciel ne peut être réalisé sur cultures cellulaires, car il est nécessaire, pour identifier les marqueurs génétiques de résistance, de soumettre les animaux à des épreuves d’infections expérimentales permettant d’obtenir des profils individuels de résistance/sensibilité. Il n’existe pas, à l’heure de test in vitro permettant l’obtention de ce type de données.
Réduction
Les résultats des expérimentations sont traités selon une méthodologie statistique qui prend en compte les performances des individus testés pour estimer les valeurs génétiques des autres animaux du même lot (frères/sœurs) et permettre de les classer entre eux. Pour que ces estimations soient suffisamment précises, elles nécessitent un grand nombre de données et donc d’individus testés. Toutefois, le nombre d’animaux est réduit au seuil de la pertinence statistique et scientifique pour les approches utilisées. Les plans expérimentaux sont conçus selon des simulations qui ont permis de déterminer les effectifs d’animaux minimums à tester permettant des estimations de valeurs génétiques suffisamment précises.
Raffinement
Tout au long de leur vie, les poissons sont élevés dans les meilleures conditions possibles. Ils sont nourris 2 fois par jour. Ils sont toujours en présence de congénères et les biomasses maximales sont rigoureusement respectées. La qualité de l’eau est optimale et surveillée en permanence. Les animaux sont observés au moins deux fois par jour. Les individus atteignant le point limite défini dans le projet sont sortis du protocole et euthanasiés (surdosage d’anesthésique par bain). Une anesthésie par bain est réalisée avant de procéder à l’injection. Une partie du projet est dans une optique de raffinement des protocoles utilisés en infectiologie (euthanasie et prélèvement des animaux avant l’apparition des signes cliniques).
Choix des espèces
La truite arc-en-ciel est le modèle classique de la pisciculture continentale européenne : c’est la principale espèce d’élevage en France et c’est l’hôte naturel de la bactérie pathogène étudiée dans ce projet. Il est nécessaire de travailler sur des poissons vivants issus des partenaires privés afin de mettre en place une mesure individuelle de la résistance au pathogène et permettre in fine une sélection des individus génétiquement liés conservés dans le noyau de sélection de leur population commerciale. Pour l’évaluation de la sensibilité/résistance à l’infection par la bactérie d’intérêt, les animaux sont utilisés au stade alevin, soit à des stades relativement précoces (env 1-5 gr pour les infections par bain et 5 à 10g pour les infections par injection) où la sensibilité à des infections est maximale. C’est à ce stade que les animaux sont le plus sensibles dans les élevages à cette pathologie.
Thérapie génique innovante pour la gestion de la spasticité après lésion médullaire
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Six ou sept enregistrements électromyographiques de vingt minutes chacun, sur animal maintenu en contention et sans analgésie : 554 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, toutes tuées à l'issue. La moelle épinière de chaque souriceau est sectionnée complètement dans les premiers jours de vie pour provoquer une spasticité, puis chacun reçoit des injections dans les pattes arrière et dans le péritoine, également sans analgésie, le porteur indiquant que les animaux lésés ne ressentent plus la douleur dans leur arrière-train. 533 d'entre elles sont tuées pour prélever leurs tissus nerveux. La souche a été retenue parce que ses femelles ont un bon instinct maternel et prennent soin des nouveau-nés blessés, parce que les portées comptent douze à quatorze petits, et parce que les souriceaux, plus gros à la naissance, survivent mieux à la section de la moelle.
Objectifs
L'objectif principal de cette étude est de trouver un traitement efficace pour réduire la spasticité. La spasticité est un trouble moteur qui survient tardivement après une lésion de la moelle épinière. Elle se manifeste par une forte résistance musculaire à l’étirement, en raison d'une hyperexcitabilité du réseau de neurones qui connecte le muscle. Elle s’accompagne souvent de spasmes (mouvements involontaires) et d’une hypersensibilité à des stimuli sensoriels normalement bénins. Ce que l'on constate au niveau cellulaire, c'est une excitabilité anormalement élevée des neurones moteurs (MNs). Toutefois, les mécanismes moléculaires et cellulaires responsables de cela ne sont pas élucidés. Des travaux récents ont montré l'implication d'une famille de protéines présente à la surface des MNs, dans ce phénomène. Leur présence est fortement diminuée après la lésion de la moelle épinière, conduisant à une plus grande excitabilité du neurone et contribuant à l'apparition de la spasticité. En tentant de générer de nouvelles protéines à la surface du neurone grâce à l'outil génétique et en faisant une étude approfondie des mécanismes mis en jeu d'un point de vue fonctionnel et structurel, ce projet a pour but de diminuer la spasticité du réseau neuronal contrôlant la locomotion. Il sera mené sur 2 sites différents, (établissements 1 et 2) qui sont à proximité l'un de l'autre.
Bénéfices attendus
La complémentarité des procédures employées dans ce projet offrira une meilleure compréhension des mécanismes responsables du déséquilibre entre excitation/inhibition au sein du réseau moteur sous-lésionnel. En ciblant spécifiquement ces protéines par l'outil génétique sur le modèle murin, ces études approfondies fourniront des données solides pouvant être transposées à la recherche clinique. En effet, ce travail proposera des outils thérapeutiques innovants pour répondre précisément aux besoins des patients souffrant de spasticité, car à l'heure actuelle le choix médicamenteux est très restreint avec beaucoup d'effets secondaires indésirables, et avec une efficacité éphémère. Ce projet pourra bénéficier à l'ensemble de la communauté biomédicale travaillant sur la spasticité.
Procédures
Une lésion de la moelle épinière sera réalisée dans l'établissement 1 sous anesthésie générale sur l'ensemble des animaux de ce projet (durée intervention 5-8min), suivie d'une seule injection d'un composé potentiellement thérapeutique dans la patte postérieure gauche et droite de chaque animal (durée de l'intervention 5min). Une fois lésés les animaux ne ressentent plus la douleur dans leur arrière train donc toute injection dans la cavité du péritoine (durée intervention 1min) se fera sans analgésie préalable. Chez les jeunes souris, cette injection sera faite soit une fois par jour sur une période de 7 jours, à partir du sixième jour après la naissance, soit 2 jours consécutifs au début des première, deuxième et troisième semaines après la naissance. Chaque injection précède un enregistrement électromyographique (EMG) des muscles de la patte postérieure avec l'animal en contention sans analgésie préalable (car l'animal ne ressent plus rien en dessous de la lésion) d'une durée de 20 min maximum et une vidéo de 5 min de l'animal pour observer son comportement. Au total, il y aura 6 ou 7 EMG par animal et autant de vidéos. Ces expérimentations sont effectuées dans l'établissement 2 tant qu'une installation pérenne n'est pas disponible dans l'établissement 1.
Impact sur les animaux
Afin d'induire une hyperexcitabilité de la moelle épinière et des symptômes de spasticité, nous procédons à une lésion complète de la moelle épinière chez les souris nouveau-née. Suite à cette intervention les symptômes de la spasticité se manifestent quelques jours seulement après la lésion chez les jeunes souris. Une conséquence de la chirurgie peut être l’émergence de la douleur. Suite à l’intervention, une perte de poids (10%) peut être observée. Les manipulations des animaux pour les enregistrements electromyographiques et vidéos peuvent également engendrer du stress.
Devenir
Les animaux à la fin de chaque procédure seront euthanasiés. Chez la grande majorité des animaux (533 souris), le tissu sera prélevé pour une étude approfondie de l'activité et la fonctionnalité des cellules nerveuses mais aussi pour les protéines présentes à leur surface.
Remplacement
Notre projet vise à comprendre et à lutter contre la pathologie du système moteur suite à une lésion de la moelle épinière. Les données préliminaires de ce projet ont été obtenues à partir de lignées cellulaires et de modélisation, ce qui nous a permis de réduire le nombre d'animaux sollicités. Néanmoins, l'expérimentation sur l'animal lésé demeure essentielle, en effet, le modèle de spasticité chez la souris possède les principales caractéristiques de la spasticité chez l'homme. Comme la compréhension de ces mécanismes ne peut être obtenue par une exploration fonctionnelle directe chez l'humain, le modèle murin, reste pour le moment, indispensable. Nous supposons ainsi que l'identification d'un acteur principal dans cette pathologie chez la souris, aurait un potentiel thérapeutique significatif pour l'homme.
Réduction
Ce projet nécessitera un total de 554 animaux lésés. Il s'agit d'une continuation directe des recherches précédemment menées par notre équipe. Cela nous a permis de réduire le nombre d'animaux utilisés. Afin de minimiser davantage ce nombre, les médicaments testés seront administrés en série aux mêmes groupes expérimentaux lors des différentes procédures. Chez la grande majorité des animaux, les tissus seront prélevés à la fin des procédures pour être utilisés, ce qui permettra de limiter encore le nombre d'animaux. Le nombre de rongeurs par groupe expérimental sera limité à son strict minimum, en tenant compte des contraintes de chaque technique, et les analyses statistiques seront adaptées. L'expérimentateur ne sera pas informé du groupe expérimental afin d'éviter tout biais possible.
Raffinement
Les animaux anesthésiés, reçoivent une injection d'analgésique. Une fois opérées, les souris sont maintenues en fratrie et ramenées à la mère. Pour minimiser les épisodes de cannibalisme de la mère envers les nouveau-nés blessés, nous évaluons soigneusement le comportement de la mère en choisissant des femelles plus calmes et sans comportements anxieux. De plus, nous utilisons des friandises autorisées comme récompense pour la mère la semaine précédant la mise bas et la première semaine après la naissance. Nous prenons un soin particulier à enrichir leur cage (rondin de bois,matériel de nidification, tunnel...).Que ce soit pour la chirurgie ou les tests comportementaux, les animaux resteront en contact avec de la litière provenant de leur cage d'origine pour qu'ils soient en présence d'odeurs familières. Tout au long de l’étude, la douleur et/ou la détresse de l’animal seront évaluées 2 à 3 fois par semaine par l’expérimentateur et les zootechniciens, en observant leur état général et leur comportement. Du gel nourrissant sera proposé aux animaux âgés de plus de 15 jours à chaque sortie de leur zone d'hébergement pour les séries d'expérimentation. le transport des animaux entre les deux sites d'expérimentation se fait en moins de 10 minutes grâce à une cage de transport confinée à l'abri de la lumière et des odeurs extérieures. et contenant la litère de la cage d'origine. De plus pour minimiser le stress des animaux au cours du transport, des friandises leurs seront données.
Choix des espèces
Le modèle de souris est utilisé dans notre étude car c'est un modèle de spasticité reconnu. Nous supposons que l'identification des mécanismes moléculaires engendrant cette pathologie pourrait avoir un potentiel thérapeutique significatif pour d'autres mammifères, y compris l'homme. La compréhension de ces mécanismes ne peut être obtenue par une exploration fonctionnelle directe chez l'humain, ainsi une grande partie de cette recherche a déjà été menée sur des lignées cellulaires et par modélisation. Néanmoins, l'expérimentation sur l'animal lésé demeure essentielle. Le modèle de spaticité chez la souris juvénile est choisi en première intention car l'apparition de la spasticité est rapide (5 à 6 jours). Ce modèle est également compatible avec les investigations fonctionnelle qui font appel à la technique d'électrophysiologie, ce qui n'est pas le cas du modèle de spasticité adulte. Enfin la gestion des animaux opérés est plus simple car c'est essentiellement la mère qui s'en charge. Juste une surveillance accrue des animaux pour déceler une souffrance, ou un comportement anormal relative à la chirurgie est faite par l'expérimentateur et le zootechnicien. Nous avons choisi cette lignée de souris pour les raisons suivantes : (1) les mères de cette souche ont un bon instinct maternel et prennent généralement bien soin des nouveau-nés, y compris ceux qui sont blessés ; (2) les portées sont plus nombreuses que chez les autres souches de souris, avec une moyenne de 12-14 nouveau-nés par portée ; (3) les nouveau-nés sont plus gros à la naissance (poids moyen = 1,6 - 1,8 g), ce qui augmente le taux de survie après une lésion de la moelle épinière. Une partie des animaux sera utilisée à un stade développemental précoce correspondant à la première, deuxième et troisième semaine postnatale.
Induction de la pathologie TDP-43 chez des souris à partir de protéines pathologiques issues du système nerveux central de patients atteints de Sclérose Latérale Amyotrophique sporadique
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Une semaine d'acclimatation, puis une injection dans le liquide céphalorachidien chaque semaine pendant huit semaines, sous anesthésie générale à chaque fois, et entre deux injections des tests de motricité et de force musculaire de dix minutes chacun. Un test de mémoire intervient au deuxième ou au troisième mois, des prélèvements de sang ont lieu en cours d'étude, et un mois après la dernière injection les 396 souris sont tuées pour prélever des structures de leur système nerveux central. Les procédures impliquent un niveau de souffrance modéré et le porteur écrit qu'il est probable que les souris injectées perdent peu à peu leur mobilité et leur masse musculaire, la mise à mort devant intervenir avant qu'elles ne puissent plus se déplacer, s'alimenter ni boire. Ce qui leur est inoculé provient du système nerveux central de patients atteints de sclérose latérale amyotrophique, dans l'espoir de reproduire chez elles une maladie dont le porteur dit qu'aucun modèle animal fiable n'existe.
Objectifs
La Sclérose Latérale Amyotrophique (ou maladie de Charcot) est une maladie neurodégénérative qui touche les neurones du cerveau et de la moelle épinière, responsables du mouvement. La maladie débute en moyenne à l’âge de 60 ans et est responsable d’une paralysie progressive, de troubles de la parole et de la déglutition, et de difficultés respiratoires aboutissant au décès en 2 à 5 ans. Il n’existe, à ce jour, aucun traitement de la maladie, et la faible connaissance des mécanismes physiopathologiques impliqués associée à l’absence de modèles animaux fiables freinent la recherche sur la SLA. Deux formes de SLA existent, les formes héréditaires causées par des mutations génétiques (moins de 10% des patients), et les formes dites sporadiques qui représentent plus de 90% des patients et pour lesquelles l’origine de la maladie reste inconnue. Un acteur semble toutefois jouer un rôle central dans la maladie : la protéine TDP-43, qui s’accumule de manière anormale dans les neurones des patients atteints de SLA et semble jouer un rôle dans la propagation de la maladie au sein du système nerveux en se propageant de neurone en neurone. Des modèles animaux portant les mutations génétiques responsables de SLA familiales existent mais ne représentent que moins de 10% des patients. Il est donc indispensable de générer de nouveaux modèles représentatifs des 90% des patients atteints de la forme sporadique. Plusieurs équipes de recherche ont récemment tenté de reproduire la maladie en injectant la protéine TDP-43 issue de patients atteints de SLA dans le cerveau de souris. Ces études ont permis de reproduire des symptômes semblables à ceux présentés par les patients, et l’accumulation anormale de TDP-43 au sein des neurones des souris a été retrouvée comme celle observée chez les patients. Si ces résultats ouvrent des perspectives intéressantes, les modalités d’induction de la maladie restent pour le moment très invasives pour les animaux (injections intracérébrales) et difficiles à réaliser. Afin de pallier ces contraintes, nous souhaitons mettre au point un protocole d’induction de la maladie plus facile et moins invasif pour les animaux. L’objectif du projet est de répondre à l’absence de modèles animaux fiables dans la recherche sur la SLA en générant un modèle animal de SLA sporadique (inexistant à ce jour limitant les progrès de la recherche) pour permettre la compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués et appliquer des stratégies thérapeutiques.
Bénéfices attendus
Si les souris développent une pathologie similaire à la SLA chez l’Homme, alors elle pourra être étudiée sur un modèle fiable de la maladie pour identifier les mécanismes physiopathologiques impliqués afin de mieux comprendre la genèse et la propagation de la maladie, et enfin permettre d’identifier et de tester de nouvelles cibles thérapeutiques.
Procédures
Pour l’ensemble des procédures, les animaux seront manipulés par des personnes qualifiées et formées. Les souris subiront une injection par semaine pendant 8 semaines sous anesthésie générale courte. L’anesthésie générale dure en moyenne 15 minutes. La procédure démarre par environ une semaine d’acclimatation des animaux à leur nouvel environnement. Une semaine après chaque injection, et avant l’injection suivante, les animaux subiront des tests comportementaux. Ces tests sont au nombre de 2 et visent respectivement à évaluer la motricité et la force musculaire . La durée de ces tests est d’environ 20 minutes par souris (2 tests différents de 10 min chacun avec des temps de récupération entre chaque). Un test de mémoire sera réalisé entre 2 et 3 mois après le début de l'expérience ( test d'environ 10 minutes par souris). Une fois le modèle mis en place, les animaux recevront une substance test de manière aigue ou de manière chronique au cours de l’expérience. Classiquement, les administrations durent quelques secondes pour chaque animal. Des prélèvements sanguins peuvent être réalisés en cours d'étude (1 à 2 prélèvements avec au minimum une semaine d'intervalle, chaque prélèvement dure quelques secondes). Un mois après la dernière injection, les animaux seront euthanasiés pour prélèvements post-mortem et études biochimiques et d’imagerie.
Impact sur les animaux
Dans ce projet, les administrations par voie intrathécale et la procédure terminale de prélèvement peuvent induire un léger stress chez l'animal, du fait de l'anesthésie générale (total de 9 anesthésies sur 12 semaines). Les tests moteurs peuvent induire un léger stress chez l'animal. Si notre modèle permet d’induire une pathologie semblable à la SLA, il est probable que les souris du groupe expérimental présentent peu à peu une réduction de la mobilité et une perte musculaire progressive (entrainant une perte de poids). L'administration de nouveaux candidats médicaments par voie systémique ou orale peut également conduire à un léger stress chez l'animal vigile. Ces interventions peuvent générer un stress transitoire lié à la contention et une légère douleur comparable à l'introduction d'une l'aiguille selon l'art et la pratique vétérinaire. Il n'est pas attendue de douleur ou souffrance spécifique par les candidats médicaments eux-mêmes.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à l'issue des 2 procédures pour exploration de la propagation de la maladie par des études biochimiques et histologiques. Ces analyses impliquent le prélèvement de structures du SNC et ne permettent donc pas le maintien en vie des animaux.
Remplacement
Nous ne pouvons pas remplacer ce modèle par un modèle cellulaire car à ce jour il n’existe pas de méthodes alternatives pour étudier le rôle de la protéine TDP-43 dans l’induction et la propagation de la Sclérose Latérale Amyotrophique. En effet la physiopathologie de la SLA met en jeu l’organisme entier et plus particulièrement le système nerveux central. Les modèles cellulaires ne permettent d’évaluer le mode d’action qu’au niveau moléculaire et sub-cellulaire sans pour autant apporter des informations extrapolables à l’organe ou à l’organisme entier. Aussi, il n’existe pas de modélisation mathématique ou d’alternatives non animales dans ce domaine.
Réduction
Le nombre d’animaux a été réduit au maximum tout en permettant l’obtention de résultats exploitables au niveau statistique. Les tests statistiques ont été choisis de manière à répondre le plus précisément possible aux questions scientifiques
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans des cages aux normes suivant l’âge et le poids des animaux (4 à 6 souris par cage car ce sont des animaux sociaux), et les animaux évolueront dans un environnement enrichi (coton, tunnel, etc…). Les animaux seront surveillés quotidiennement par le personnel de l’animalerie et/ou les techniciens. La douleur susceptible d’être induite par les injections sera limitée car elles seront réalisées sous anesthésie par isofluorane. En revanche, si notre modèle permet d’induire une pathologie semblable à la SLA, il est probable que les souris du groupe expérimental présentent peu à peu une réduction de la mobilité et une perte musculaire progressive. Les animaux seront euthanasiés avant qu’ils ne développent des symptômes trop sévères les empêchant de se déplacer correctement et donc de s’alimenter et de boire correctement (point limite lié à ce protocole).
Choix des espèces
La souris est un excellent modèle pour l’étude des maladies humaines car l’organisation de son ADN et l’expression de ses gènes sont similaires à celles de l’Homme. La souris est donc un outil précieux dans la plupart des domaines de recherche médicale et permet d’étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents à de nombreuses pathologies humaines. De plus, c’est un modèle facile à entretenir, bien décrit et documenté. C’est un modèle utilisé dans le monde entier permettant ainsi de comparer les résultats entre les laboratoires de recherche. Les souris C57BL/6J seront âgées d’environ 4 mois, l’âge moyen pour avoir des animaux adultes et matures car la SLA est une maladie qui touche des adultes.
Reconstitution de rats immunodeficients par des cellules hématopoïétiques humaines
- Recherche appliquée
- Troubles immunitaires
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
Tous tués pour prélever leur sang, leur rate, leurs ganglions, leur moelle osseuse, leur foie, leurs intestins et leur thymus, 150 rats immunodéficients sont utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. À l'âge de deux à quatre jours, les ratons sont séparés de leur mère et irradiés quatre minutes, avec un risque qu'elle les rejette ensuite, puis reçoivent une injection de cellules humaines directement dans le foie. Trois prélèvements de sang derrière l'œil suivent, à douze, dix-huit et vingt-quatre semaines, en alternant œil droit et œil gauche. Le porteur présente ce rat "humanisé" comme une alternative aux souris humanisées, plus grande et plus proche de l'être humain, pour éprouver des médicaments agissant sur le système immunitaire.
Objectifs
A l'heure actuelle, l'étude de nouveaux médicaments permettant d'agir sur le système immunitaire ne peut pas être effectuer sans réaliser des expériences in vivo. Les résultats in vitro seuls ne peuvent présumés du potentiel réel et efficace d'une molécule. Afin de pouvoir répondre à ce type de problème, l'utilisation de modèle de souris dites "humanisés" (souris qui ne possèdent pas de système immunitaire propre mais on y trouve la présence de cellules humaines) permet de pallier la complexité de la réponse immunitaire. Suite à l'émergence de nouvelles procédures thérapeutiques, la mise à disposition d'un nouveau modèle d'animaux humanisés : le rat humanisé représentera une alternative intéressante aux souris humanisées. Principalement due à la taille du modèle, permettant de réaliser des modèles de greffes vasculaires mais également dû à la différence de pourcentage au niveau des cellules humaines. Ce projet expose donc la procédure utilisée afin de produire des rats dits humanisés à partir de rats immunodéficients (qui sont des animaux ne possédant pas de cellules au niveau du système immunitaire).
Bénéfices attendus
Sur le court terme, ce projet pourra montrer une meilleure compréhension du système immunitaire humain grâce à sa modélisation des rats humanisés immunodéficientes reconstitués avec un système immunitaire humain.
Procédures
Les différentes interventions sur les animaux sont : l'irradiation de ratons mâles et femelles âgés de 2 à 4 jours qui se déroule en seule fois et cela pendant 4 min, une seule injection intrahépatiques de cellules humaines sera effectuées sur des animaux anesthésiés (anesthésie rapide avec une durée de procédure n'éxcédant pas 5 min) ainsi que des prélèvements se déroulant à semaine 12, 18 et 24 post-injection d'une petite quantité de sang lors d'un prélèvement retro-orbitaire (10 min de procédure de l'endormissement au réveil).
Impact sur les animaux
Les nuisances ou effets indésirables attendues sont: le stress du à la séparation de la mère pouvant également induire un risque de rejet des petits par celle-ci, de la douleur pouvant être générés par les différentes procédures expérimentales ( l'injection intrahépatique, des prélèvements de sang ou de la contention des animaux ...). Les signes de souffrance éventuelle seront observés quotidiennement au cours de l'étude.
Devenir
A l'issue de cette procédure, les animaux seront euthanasiés pour permettre d'effectuer les différents prélèvements (sang, rate, ganglions, moelle osseuse, foie, intestins et thymus) ainsi qu’une analyse immunologique par cytométrie en flux.
Remplacement
Le développement de nouvelles thérapeutiques pour le traitement de maladies humaines nécessite une phase d'études pré-clinique réalisée chez l'animal. Ce modèle d'étude du mécanisme d'action d'anticorps et/ou médicaments chez le rat ayant un système immunitaire humain permettra de reproduire les mécanismes d'action susceptibles d'être mise en œuvre chez l'homme. Ces expérimentations in vivo sont les seules à pouvoir répondre à nos questions, le modèle des rats humanisées étant le seul à pouvoir juger dans des conditions physiologiques du rôle des molécules X et Y sur l'efficacité de la réponse immunitaire. Des résultats positifs in vitro seraient insuffisants pour être convaincu de la pertinence physiologique des observations et leur transposition à la clinique seraient freinés.
Réduction
Le nombre d'animaux utilisés pour ce projet a été déterminée de manière à pouvoir effectuer différents tests statistiques qui pourront permettre d'obtenir des résultats significatifs pour conclure sur le mécanisme d'action sur les T régulateurs.
Raffinement
Nous cherchons à raffiner au maximum nos protocoles pour limiter la souffrance. Les animaux seront surveillés quotidiennement par les animaliers et par les responsables des procédures. Au moment des injections du traitement, une application au préalable de Lidocaïne sous forme de gel sera effectuée comme analgésie . Afin de limiter au minimum l’impact de la séparation maternelle, celui-ci est réduit grâce à l'imprégnation des gants de l’expérimentateur et d’une boite de Petri (qui sera mise dans la cage d’irradiation) avec la sciure de la cage maternelle Les rats seront hébergés à plusieurs dans des cages dont la surface sera adaptée au nombre d'individu et disposeront en permanence d'enrichissement (igloo en PVC...). Lors du prélèvement de sang par des sinus rétro orbitaire (effectuée totes les 6 semaines avec alternance œil droit/gauche) sur des rats anesthésiés, l'utilisation de tétracaïne 1% en collyre permettra une anesthésie locale. Nous procédons à l’euthanasie des rats en cas d’atteinte des points de limite préétablis.
Choix des espèces
Le choix du rat repose essentiellement sur le fait que ces animaux présentent de plus fortes similitudes immunologiques et génétiques avec l'homme que la souris et que les études fonctionnelles seront plus faciles à réaliser. Il est également à prendre en compte que certains modèles de greffes vasculaires ou autres modèles (ex : implantation d'organoïdes humains) seront plus simples à effectuer chez le rat humanisé par rapport aux modèles de souris humanisés Nous utiliserons des ratons âgés de 2 à 4 jours afin de faciliter la reconstitution du système immunitaire par des cellules humaines.
Délivrance de molécules par ultrasons dans le cerveau de rongeurs contrôlée par imagerie multimodale
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
Rats : 112
Jusqu'à huit sessions d'ultrasons et d'imagerie par animal, étalées sur un an pour les souris et deux ans pour les rats, la tête rasée puis épilée à la crème dépilatoire au risque d'une brûlure cutanée, 532 souris et 112 rats subissent ces procédures d'un niveau de souffrance modéré et sont tous tués pour prélever leurs organes. Le porteur décrit un risque d'œdème cérébral ou d'hémorragie en cas de surdose ultrasonore, des séances d'imagerie sous anesthésie allant jusqu'à une heure et demie, et des transports de quinze minutes entre deux sites d'expérimentation. L'objectif déclaré est d'optimiser l'ouverture de la barrière protégeant le cerveau, une approche déjà en essai clinique chez l'être humain depuis 2015. Les rats servent pour leur crâne plus épais et moins homogène, qui oblige à ajuster la dose individu par individu, comme chez les patients.
Objectifs
L’efficacité et l’émergence de traitements innovants contre les pathologies cérébrales sévères (tumeurs, maladie d’Alzheimer…) sont restreintes par la présence de la barrière hémato-encéphalique (BHE) qui protége le cerveau mais bloque le passage de plus de 95% de médicaments du sang vers les cellules pathologiques. Les ultrasons (US) peuvent être utilisés à travers le crâne pour délivrer des molécules dans le cerveau. En effet, combinés à l’injection de microbulles par voie intraveineuse, les US peuvent induire une perméabilisation localisée, non invasive et réversible de la BHE. Depuis 2015, plusieurs essais cliniques portant sur l’évaluation de l’innocuité et la validation du bénéfice des US pour le traitement de tumeurs cérébrales ou de maladies neurodégénératives sont menés. De nombreuses interrogations demeurent néanmoins quant à l’optimisation des protocoles ultrasonores ainsi que leur impact sur le tissu cérébral. La mise en place de techniques spécifiques de neuroimagerie quantitative permettrait de répondre à ces iquestions. L’IRM est l’examen de référence pour s’assurer de l’efficacité et la sécurité de l’ouverture de la BHE. L’imagerie nucléaire (TEP) et l’échographie peuvent être exploitées pour évaluer l’intégrité de la BHE, quantifier la dose de médicaments délivrés et observer les micro changements vasculaires. Le projet consiste à utiliser les modalités d’imagerie IRM, TEP et échographie afin d’améliorer nos protocoles de délivrance de médicaments par ultrasons, et de comprendre et maîtriser leurs effets sur le cerveau de rongeurs. Ainsi, le projet répondra à trois objectifs qui sont : (i) l’optimisation et le contrôle des protocoles thérapeutiques, (ii) la compréhension des mécanismes et effets des US sur l’environnement cérébral, (iii) valider le passage de différents médicaments. Ce projet nécessite l’utilisation d’équipements présents sur plusieurs sites. Ainsi, 2 établissements sont concernés. Les tâches impliquant la TEP et l’échographie seront réalisées dans un établissement utilisateur et les tâches impliquant l’IRM seront réalisées dans le deuxième établissement. .
Bénéfices attendus
L’objectif de ce projet est de développer une méthodologie transférable au niveau clinique. Le bénéfice, à terme, sera de proposer une meilleure prise en charge des pathologies cérébrales. Une telle approche serait profitable pour le traitement de maladies aujourd’hui incurables telles que certaines tumeurs cérébrales agressives, les maladies neurodégénératives ou encore les maladies génétiques. Ce projet a comme but principal d’établir, optimiser et valider des protocoles de thérapie du cerveau par ultrasons en tirant profit des outils d’imagerie dont nous disposons. En particulier, nos approches de neuroimageries quantitatives permettront de développer les modèles prédictifs de délivrance de médicaments par ultrasons. Par ailleurs, les outils d’imagerie que nous développons au laboratoire seront exploités pour étudier l’influence des ultrasons sur l’environnement cérébral. Ainsi les bénéfices attendus peuvent se résumer aux cinq points suivants : 1/ Amélioration des protocoles thérapeutiques pour perméabiliser la BHE et délivrer des médicaments dans le cerveau de manière non invasive. 2/ Elaboration de protocoles personnalisés. Les doses ultrasonores et les volumes traités seront adaptés à la morphologie de l’animal et à la pathologie visée. 3/ Quantification de la dose de médicaments délivrés dans le cerveau par neuroimagerie. 4/ Compréhension de l’impact des ultrasons sur l’environnement cérébral. Nous établirons notamment la relation entre la dose ultrasonore et la réversibilité de l’approche (temps de passage des médicaments). 5/ Validation de nouveaux traceurs et de séquences d’imagerie cérébrale.
Procédures
Selon les lots, les animaux subiront les actes suivants : 1/ Thérapie par ultrasons : injection de microbulles gazeuses et applications des ultrasons (532 souris et 112 rats, durée du protocole 10 min) Lieu : les 2 Etablissements Utilisateurs possibles selon l’imagerie effectuée. 2/ Administration de médicaments : anesthésie et injection (140 souris, durée de l’acte 10 min) Lieu : les 2 Etablissements Utilisateurs possibles selon l’imagerie effectuée. 3/ IRM : anesthésie et injection de produits de contraste (427 souris et 70 rats, durée du protocole 45 min) Lieu : EU dédié à l’IRM. 4/ TEP : anesthésie et injection de produits de contraste (175 souris et 42 rats, durée du protocole 60 min) - Lieu : EU dédié à la TEP. 5/ Echographie : anesthésie et injection de produits de contraste (28 souris, durée de l’acte 20 min) Lieu : EU dédié à la TEP. 6/ Prélèvement des organes en fin de protocole (532 souris et 112 rats, durée de l’acte 20 min) Lieu : les 2 Etablissements Utilisateurs possibles selon l’imagerie effectuée Afin de limiter le nombre d’animaux, les animaux pourront répétés les actes 1, 3, 4 et 5 décrits ci-dessus jusqu’ à 8 sessions maximum avec un espacement minimum entre les sessions de 1 semaine entre les sessions. La durée maximum totale de cette procédure sera d’un an pour les souris et de deux ans pour les rats. Les animaux recevant l’administration de médicaments (acte 2) auront jusqu’à 6 traitements dans un intervalle de 3 semaines.
Impact sur les animaux
Les nuisances et effets indésirables prévus sur les animaux pourraient être : • Une surdose ultrasonore peut entraîner un risque d’œdème cérébral local ou d’hémorragie. • L’injection des microbulles et médicaments en intraveineux peut induire une courte douleur (moins de 5 min). • Les animaux seront endormis lors des sessions d’imagerie (1h30 maximum) par voie gazeuse. Lors du réveil, les animaux peuvent être désorientés et stressés. • Le transport des animaux entre les deux sites d’expérimentation (15 min de transport) peut induire un stress chez les animaux. • Les animaux seront rasés et épilés (application d’une crème dépilatoire) sur la tête pour permettre la transmission des ultrasons. Cet acte peut causer une légère brûlure cutanée. Selon la dose, les traitements (chimiothérapie, immunothérapie, nanoparticules et virus adéno-associés) peuvent avoir une toxicité pour l’organisme et induire des effets indésirables (comme par exemple : perte de poids, troubles digestifs). La durée des traitements ne dépassera pas plus de 3 semaines. Cette toxicité sera limitée par l’utilisation de doses thérapeutiques décrites et validées dans la littérature.
Devenir
A la fin du protocole, les animaux sont euthanasiés afin de prélever leurs tissus et organes à des fins d'histologie et de dosages. Les objectifs sont de : 1/ s’assurer de l’innocuité de la méthode (pas de dommages dans le tissu cérébral causé par l’exposition aux ultrasons) 2/ vérifier la toxicité des composés injectés dans le cerveau et les organes d’élimination (e.g., foie, rein) 3/ quantifier la dose de médicaments présents dans le cerveau
Remplacement
En amont de ce projet, nous avons réalisé des études in vitro préliminaires (bancs de mesures et culture cellulaire) pour affiner les paramètres ultrasonores, caractériser les microbulles gazeuses utilisées pour ouvrir la BHE et limiter le nombre d’expériences in vivo. Cependant, la BHE et son microenvironnement cérébral ne sont pas reproductibles in vitro à ce jour. Ni la modélisation in silico, ni l’expérimentation in vitro ne permettent de prédire l’efficacité (délivrance de molécule intracérébrale) et l’impact du traitement ultrasonore sur le tissu cérébral (dynamique d’ouverture et de refermeture, neuroinflammation, perturbations vasculaires). Il est donc indispensable d’utiliser des modèles animaux. L’expérimentation animale permet également d’évaluer la variabilité inter-individus de l’approche thérapeutique en fonction de l’âge et du sexe de l’animal.
Réduction
Le nombre d’animaux nécessaire pour chaque groupe a été déterminé pour qu’il soit le plus petit possible tout en étant statistiquement valide, en se basant sur des études antérieures similaires et sur des données de la littérature.
Raffinement
L’ensemble des actes effectués chez les animaux seront faits par des personnes formées. Chaque acte de la procédure sera réalisé sous anesthésie gazeuse et l’animal sera maintenu sous un dispositif chauffant (tapis, lumière ou flux d’air) pour assurer son bien-être lors des manipulations. L’apparition de tout signe de détresse respiratoire sera particulièrement surveillée durant la procédure. Lors des sessions de thérapie, les injections seront réalisées sous anesthésie gazeuse après avoir préalablement appliqué une anesthésie locale 10 min avant l’injection. Les souris seront hébergées en groupe de 4 ou 5 par cage avec un milieu enrichi. Les rats seront hébergés par groupe de 2 par cage avec un milieu enrichi. Le suivi quotidien par les zootechniciens assurera d’éviter toute souffrance. Les examens d’imagerie seront réalisés sur deux sites (distants de 15 min). Les transports des animaux seront anticipés afin de laisser une semaine complète d’acclimatation sur chacun des sites lorsque cela sera possible. Les animaux seront acheminés dans un véhicule dédié aux transports des animaux doté d’une climatisation à l’intérieur, de cages adaptées aux transports comportant de la litière et de la nourriture gélifiée. Le suivi régulier du poids permettra de favoriser leur manipulation pour les sessions d’imagerie et de thérapie et ainsi limiter tout stress. Une analgésie sera mise place après accord du vétérinaire si des signes de douleur sont mis en évidence. Des points limites seront définis en amont des interventions, ceux-ci auront vocation à limiter et surtout éviter une souffrance animale. Une grille de score basée sur ces points limites sera utilisée.
Choix des espèces
Dans une première approche, le choix du modèle souris se justifie par sa simplicité , sa forte reproductibilité inter-individus et la possibilité d’administrer de petits volumes de médicaments. Une majeure partie des expérimentations sera réalisée sur ce modèle. Toutefois, nous souhaitons également évaluer nos protocoles thérapeutiques sur un modèle rat plus complexe et proche de l’espèce humaine afin de tester notre approche de thérapie personnalisée. En effet, compte tenu de la forte atténuation du crâne chez le rat et de son inhomogénéité, la dose ultrasonore doit être ajustée selon l’individu, comme c’est le cas chez l’espère humaine. L’utilisation efficace de ce modèle requiert donc une maîtrise avancée du protocole ultrasonore qui sera évalué sur un nombre moins important d’animaux. Des animaux adultes seront utilisés dans ce projet. La présence du crâne joue un rôle prépondérant dans la transmission des ultrasons. Afin de passer outre un biais expérimental, il est nécessaire d’atteindre la maturité de l’animal (au-delà de 8 semaines) et la formation complète du crâne. Nous utiliserons des animaux adultes jeunes, les souris (18g à 25g au début de l’étude) pourront être étudiés sur une période de 1 an maximum après la première session du protocole. Nous utiliserons également des rats adultes jeunes ( 200g à 300g au début de l’étude). Les rats pourront être étudiés sur une période de 2 ans maximum après la première session du protocole. Cet âge a été choisi pour intégrer dans l’étude des animaux pour lesquels le vieillissement induit un effet sur le crâne (calcification osseuse) et la transmission des ultrasons. La validation de nos protocoles sur des animaux âgés est particulièrement pertinente en vue d’utilisation postérieure de modèles de maladies neurodégénératives (Alzheimer). Les résultats obtenus et les paramètres ultrasonores optimisés seront corrélés à l’âge des animaux.
Evaluation de la bio distribution de médicaments chez le rat porteur de tumeur cérébrale et évaluation de leur efficacité thérapeutique en combinaison avec la radiothérapie
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
- Oncologie
1 150 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Une tumeur cérébrale leur est implantée, puis la barrière protégeant leur cerveau est ouverte par ultrasons pour y faire passer une chimiothérapie, associée ou non à une radiothérapie, avec deux à cinq interventions par animal pouvant durer jusqu'à deux heures. Le porteur indique que si les traitements ne suffisent pas, la tumeur continuera de grandir et pourra causer des douleurs, l'étude étant alors interrompue. Il affirme qu'"il n'existe pas de méthodes alternatives pour réaliser ce travail", alors qu'il décrit dans le même résumé des essais cliniques déjà en cours chez des patients avec les ultrasons, aux résultats qu'il qualifie de très encourageants.
Objectifs
Les gliomes sont des tumeurs cérébrales ayant une incidence de 4 à 5 nouveaux cas par an pour 100 000 personnes. Il s’agit également du deuxième type de cancer le plus fréquent chez l’enfant. Les patients atteints de glioblastome, le plus agressif des gliomes, survivent en moyenne 15 mois après le diagnostic de la tumeur et ce malgré le traitement combinant chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie. C’est pourquoi il est nécessaire de chercher de nouveaux traitements. La principale limite à l’efficacité des thérapies dans le cerveau est leur accès restreint en raison d'une barrière protégeant le cerveau qui limite le passage de la majorité des médicaments (chimiothérapie ou autres). Récemment, les ultrasons, guidés par l’imagerie de résonance magnétique et associés à des microbulles, ont attiré l’attention en tant que moyen non invasif pour permettre le passage des médicaments dans le cerveau. Dans la première phase du projet, nous étudierons l’efficacité du traitement administré à des rongeurs porteurs de tumeurs cérébrales après l’ouverture de la barrière protégeant le cerveau par ultrasons. Puis nous évaluerons l’efficacité de la combinaison de la chimiothérapie avec une radiothérapie dans le but de réaliser rapidement un transfert vers la clinique de cette nouvelle approche thérapeutique.
Bénéfices attendus
Dans le cas des tumeurs cérébrales, l’espérance de vie des patients est très petite. L’utilisation des ultrasons représentent un espoir majeur pour améliorer l’efficacité des traitements. Des essais cliniques utilisant les ultrasons sont déjà en cours pour améliorer la délivrance de la chimiothérapie dans les tumeurs cérébrales chez des patients. Des résultats très encourageants ont été obtenus. Nous pensons qu’il serait possible d’améliorer encore ces résultats en ajoutant la radiothérapie à la chimiothérapie (délivrée après traitement par ultrasons pour mieux pénétrer dans la tumeur cérébrale). C’est ce que nous souhaitons démontrer dans ce projet.
Procédures
Les animaux seront placés sous anesthésie générale pendant l’implantation des tumeurs et pendant les traitements. Ils recevront également des médicaments anti douleurs si nécessaire. Ils recevront un traitement de chimiothérapie et un traitement de radiothérapie ou la combinaison des deux traitements. Comme c’est le cas pour les humains, les animaux seront suivis par imagerie médicale. Le nombre d’interventions sera de 2 à 5 selon les groupes auxquels les animaux appartiennent. La durée des procédures varie de quelques minutes à 2h maximum.
Impact sur les animaux
L’inoculation de la tumeur peut induire des douleurs. L'utilisation des ultrasons peut provoquer une inflammation du cerveau qui se résorbe au bout de quelques jours. Cette inflammation, qui est un effet normal dû à cette procédure, ne provoque pas de dommages apparents pour l’animal. La chimiothérapie, comme chez l’homme pourra engendrer une perte de poids des animaux d’une durée limitée. La radiothérapie ne devrait pas engendrer d’effets indésirables. Si les traitements ne sont pas suffisamment efficaces, la tumeur continuera de grandir et pourra causer des douleurs, l‘étude sera alors interrompue.
Devenir
A l’issue des procédures, les animaux seront mis à mort pour obtenir un prélèvement cérébral. D’autres organes seront également prélevés dans certains groupes. Différentes analyses seront réalisées sur ces prélèvements. D’autre groupes de rats seront suivis dans le temps pour évaluer l’efficacité des traitements.
Remplacement
Pour améliorer le traitement des tumeurs cérébrales, Il n'existe pas d'autres méthodes qui permettent d’évaluer l’efficacité d’un traitement associant la chimiothérapie et la radiothérapie. En effet, pour mesurer l’efficacité d’un traitement anticancéreux, il est nécessaire d’étudier un organisme vivant. Celui-ci reflète la complexité des tissus sains, de la tumeur, des vaisseaux qui nourrissent la tumeur et du système immunitaire. Il est impossible de remplacer l’animal vivant par un modèle cellulaire ou de simulation informatique. Le projet que nous proposons permettra de développer un nouveau traitement contre le cancer du cerveau qui pourra rapidement être transféré à l’homme. Il n'existe pas de méthodes alternatives pour réaliser ce travail.
Réduction
Le nombre d’animaux a été calculé avec l’aide d’un logiciel qui permet d’évaluer le nombre d’animaux minimum nécessaire pour mettre en évidence des différences statistiquement significatives sur les paramètres à mesurer. Le nombre d’animaux nécessaires à nos travaux a été réduit au minimum en choisissant par exemple de procéder par étapes pour définir les traitements les plus efficaces avant de les combiner entre eux.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans des conditions répondant aux critères fixés par le ministère qui sont relatifs aux soins et à l'hébergement des animaux. Toutes les mesures nécessaires seront prises pour réduire au maximum la souffrance des animaux. L’ensemble des expérimentations seront réalisées sous analgésie et anesthésie adaptée. Dans le cas où certains signes seraient observés, un traitement de la douleur sera mis en place. Des points limite qui déterminent les conditions d’arrêt de l’expérience ont été définis.
Choix des espèces
Le rat est une espèce adéquate car il existe un degré de similitude important avec le cerveau humain. L’ensemble des animaux sera utilisé à partir de l'âge adulte (6 à 8 semaines pour le rat), car le cerveau du rat adulte est suffisamment gros pour permettre d’obtenir des images IRM assez résolues et de réaliser des irradiations dans de bonnes conditions de préservation des tissus sains.
Traitement thérapeutique de tumeurs hépatiques induites par le virus de l’hépatite B grâce à des vecteurs lentiviraux vaccinaux
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système immunitaire
Greffées sous la peau avec des cellules tumorales sous anesthésie, vaccinées une à deux fois dans le muscle, parfois traitées par lenvatinib administré par la bouche, 8 532 souris voient leur tumeur mesurée au pied à coulisse tous les trois à quatre jours pendant un mois. Les procédures sont déclarées légères à modérées, avec des ulcérations, des tremblements, de la prostration et l'arrêt du toilettage parmi les effets attendus de la croissance tumorale. Les souris dont la tumeur régresse complètement sont suivies quatre mois puis exposées de nouveau à des cellules tumorales. Aucune ne sort vivante, le porteur écrivant qu'elles ne peuvent être ni réutilisées, ni replacées, ni adoptées, la stimulation immunitaire provoquée par la greffe biaisant toute autre étude.
Objectifs
Les cancers sont caractérisés par la prolifération incontrôlée de cellules. Le système immunitaire joue un rôle majeur dans le contrôle de cette prolifération notamment grâce aux réponses cellulaires impliquant, entre autres, des lymphocytes T aux propriétés lytiques. L’utilisation d’une vaccination thérapeutique fondée sur des vecteurs lentiviraux, connus pour induire cette catégorie de lymphocytes T, pourrait être particulièrement efficace dans le contrôle de la prolifération tumorale. En revanche, et en prévision d'une expérimentation clinique, ces vecteurs se doivent d’être non-intégratifs (VLNI). Lors du cancer du foie lié au VHB, les cellules tumorales expriment certaines protéines du VHB comme l’enveloppe, la capside ou la protéine HBx. L’objectif de ce projet est d’utiliser des VL exprimant ces protéines ou fragments de protéine du virus de l’hépatite B comme vaccin thérapeutique chez la souris. Suite à la vaccination, nous espérons obtenir une réponse immunitaire qui conduirait à l’éradication des tumeurs exprimant ces mêmes antigènes. Les vaccins candidats avec une activité anti-tumorale seront ensuite évalués en association avec les traitements actuels des patients avec cancer du foie lié au VHB en prévision d’un essai clinique chez l’homme.
Bénéfices attendus
Le virus de l’hépatite B est la cause avérée de 50% des cancers du foie chez l’homme. Les traitements actuels (chirurgie, irradiation, traitements immunomodulateurs) ne permettent au mieux qu’une légère augmentation du temps de survie. Chez l’homme, le développement de ces tumeurs s’accompagne de réponses immunitaires inefficaces. Grâce aux VLNI nous espérons pouvoir potentialiser ces réponses et détruire les cellules tumorales. Si nous parvenons à une élimination totale des tumeurs, un nouveau projet sera déposé afin d’évaluer notre candidat vaccin dans un modèle orthotopique. Cela permettrait d’envisager son utilisation pour induire un traitement des foyers primaires chez l’homme en parallèle à d’autres traitements immunothérapeutiques.
Procédures
Les procédures comprennent une injection en sous cutanée de cellules tumorales sous anesthésie gazeuse (5min), une à deux vaccinations intramusculaires (quelques secondes) et éventuellement une injection intrapéritonéale d’anticorps (quelques secondes) et ou une injection per os de Lenvatinib (quelques secondes) (procédure 8). La surveillance de la croissance tumorale sera suivie pendant 3 à 4 semaines. Certains animaux seront soumis à une injection de vecteur lentiviral en intramusculaire (quelques secondes).
Impact sur les animaux
Les souris ressentiront une légère douleur au moment de l'injection intramusculaire du petit volume de vaccin. L'injection de cellules tumorales sera effectuée sous anesthésie. Au niveau de la croissance tumorale, les modèles sont largement décrits et les effets adverses de la croissance sont connus et seront monitorés : lésions cutanées, ulcération, capacité au déplacement des animaux, modification du comportement (isolation, tremblement, prostration, absence de toilettage).
Devenir
Le développement des tumeurs étant irréversible, les animaux seront mis à mort dans toutes les expérimentations selon les points limites établis. Si les souris ne présentent plus de tumeur grâce au traitement, elles seront suivies pendant quatre mois, puis seront à nouveau exposées à des cellules tumorales (procédure 6). Si les animaux atteignent une régression totale de la tumeur, les animaux seront mis à mort au bout de 90 jours maximum après la fin du traitement car ils ne peuvent pas être réutilisé pour d’autres expérimentations. La stimulation du système immunitaire induite par l’implantation de la tumeur peut induire des biais importants pour toutes autres études. Par conséquent, tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni replacés, ni adoptés.
Remplacement
L’objectif de ce projet est d’évaluer l’efficacité de candidats vaccins dans le but de les transposer chez l’homme. Ces études impliquent nécessairement une phase d’expérimentation animale du fait de la complexité de la réponse vaccinale et anti-tumorale au niveau d’un organisme entier. La souris est un modèle de prédilection pour ce type d’étude par rapport aux autres animaux de par sa facilité d’élevage, de l’existence d’outils permettant une analyse en détail du système immunitaire et des corrélats pouvant être réalisés avec les tumeurs chez l’homme. Cette étape constitue également une preuve de concept requise par les agences réglementaires de santé en vue d’une application chez l’homme, en complément des études réalisées in vitro. C’est pourquoi aucun système cellulaire isolé ne peut être utilisé pour remplacer la recherche sur les animaux.
Réduction
En s’appuyant sur des résultats antérieurs obtenu par notre groupe, la littérature et une approche statistique, il a été possible d’anticiper le nombre d’animaux nécessaires pour obtenir des résultats fiables et répétables sur les différents paramètres de l’étude. Pour calculer la taille des groupes de souris injectées par les vecteurs, nous avons utilisé les moyennes et écart-types d’expériences antérieures. La sélection rapide des meilleurs candidats VLNI dans un premier temps permettra de poursuivre leur caractérisation avec un minimum de groupes et donc d’animaux.
Raffinement
Selon notre expérience antérieure, l’injection de LV n’induit aucun signe clinique chez les souris mais l’implantation de tumeurs peut induire une gêne modérée, qui sera contrôlée au cours des expériences. Le site d’injection (flanc droit) a été choisi pour avoir un impact minimal sur les capacités motrices de l’animal et assurer un suivi visuel simple et régulier (tous les 3-4 jours) du développement de la tumeur (mesure de la taille de la tumeur au pied à coulisse) et une prise de décision rapide en cas d’apparition d’un trouble chez l’animal. Si un point limite est atteint, la souffrance des animaux sera abrégée par leur mise à mort. Si les signes cliniques de souffrance sont légers mais néanmoins présents (perte de poids inférieur à 10%, poils hérissés, inactivité), plusieurs mesures seront prises : ajout de gel hydrique, réhydratation sous cutanée, chauffage des cages, amélioration de l’enrichissement.
Choix des espèces
Le système immunitaire de la souris est proche du système immunitaire humain. Il existe de nombreux modèles de tumeurs qui peuvent être utilisés chez la souris pour tester nos candidats vaccins. De plus, des études précédentes montrent que les vecteurs lentiviraux sont immunogènes chez la souris et de nombreux outils sont disponibles pour étudier la réponse immunitaire. Les expériences envisagées requièrent des animaux avec un système immunitaire fonctionnel. Il est admis qu’à partir de l’âge de 6 à 7 semaines, le système immunitaire des petits rongeurs est considéré comme mature et que les réponses immunitaires induites peuvent être considérées comme comparables à celles induites pendant la durée de vie d’adulte.
Les vésicules extracellulaires fécales comme traitement des symptômes de l’autisme dans un modèle animal
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
Sur les 207 souris utilisées, 192 seront tuées pour prélever leur intestin et leur cerveau, les 15 souris dites naïves employées dans les tests d'interaction sociale étant mises à disposition d'autres utilisateurs. Ces souris subissent des procédures d'un niveau de souffrance modéré, une hypothyroïdie provoquée chez les mères par un antithyroïdien dans l'eau de boisson, puis chez la descendance un gavage trois fois par semaine pendant deux semaines, des prélèvements de sang à la queue et une bille introduite par voie anale pour mesurer le transit colique. Les tests comportementaux sont détaillés, exploration, interaction sociale de 35 minutes, mesure des stéréotypies et test d'anxiété de 15 minutes chacun. Le porteur affirme qu'évaluer un traitement des symptômes digestifs et comportementaux de l'autisme ne peut, à ce jour, être réalisé que sur des animaux non-humains.
Objectifs
6. Les troubles du spectre de l’autisme sont caractérisés par des déficits dans les interactions sociales, des stéréotypies et des centres d’intérêts restreints. En plus des symptômes comportementaux, une grande majorité de personnes avec TSA souffrent de symptômes gastro-intestinaux. Aucun médicament spécifique des troubles du spectre de l’autisme n’existe à ce jour. Il s’avère que le microbiote intestinal présente une composition altérée chez les patients avec autismes par rapport à des sujets témoins. Appuyant le microbiote intestinal comme possible cible thérapeutique dans l’autisme, des études cliniques pilotes de thérapie par transfert de microbiote fécal ou de probiotiques (micro-organismes vivants tels que bactéries, levures exerçant un effet bénéfique sur l'organisme) chez des enfants avec autisme ont permis d’améliorer certains symptômes comportementaux et digestifs, suggérant que des éléments produits par le microbiote intestinal possèdent un potentiel thérapeutique. Nous proposons de tester l’un de ces éléments : les vésicules extracellulaires produites par le microbiote intestinal qui sont présentes dans les selles. Parmi les facteurs de risques de l’autisme, la santé de la mère pendant la grossesse semble jouer un rôle crucial. En particulier, l'hypothyroxinémie maternelle est associée à un risque quatre fois plus élevé de développer des troubles du spectre de l’autisme chez la descendance. L’hypothyroxinémie est une forme d’hypothyroïdie dans laquelle la concentration sanguine de T3 (l’hormone thyroïdienne active) est normale alors que celle de T4 (précurseur de T3) est diminuée. Un modèle animal chez la souris permettant de modéliser l’hypothyroxinémie maternelle montre en effet l’apparition de troubles comportementaux et digestifs pertinents des TSA chez la descendance. L’objectif de ce projet est d’étudier une nouvelle approche thérapeutique dans un modèle animal d’hypothyroxinémie maternelle. Cette approche est basée sur l’utilisation vésicules extracellulaires fécales (contenant les vésicules extracellulaires du microbiote intestinal) ou des vésicules extracellulaires issues de probiotiques (micro-organismes vivants tels que bactéries, levures). L’objectif est d’étudier si un traitement d’un modèle animal avec des vésicules extracellulaires provenant d'un microbiote fécal sain ou de probiotiques réduira les symptômes comportementaux et gastro-intestinaux de type autistique chez la descendance de mères avec hypothyroxinémie.
Bénéfices attendus
Les troubles du spectre de l’autisme touchent environ 1% de la population mondiale et restent en constante augmentation sans médication proposée à ce jour. Plusieurs études indiquent que des éléments produits par le microbiote intestinal ou par des probiotiques (micro-organismes vivants tels que bactéries, levures) possèdent un potentiel thérapeutique pour les troubles du spectre de l’autisme. En ciblant les vésicules extracellulaires, notre projet pourrait apporter un nouvel outil thérapeutique dans l’autisme. Dans des modèles animaux de colites, l’emploi des vésicules extracellulaires fécale ou dérivées de probiotiques, a montré leur efficacité dans la diminution des symptômes gastro-intestinaux. Ce projet pourrait donc apporter de nouvelles perspectives pour un traitement thérapeutique de l’autisme basé sur l’utilisation de vésicules extracellulaires comme postbiotiques (composés produits par les probiotiques).
Procédures
Pour la procédure n°1 visant à induire une hypothyroxinémie chez les souris gestantes, nous réaliserons un seul prélèvement d’un échantillon de sang à la base de la queue (environ 200μl) de 5min. Pour la procédure n°2 visant à étudier le comportement et les fonctions digestives, nous réaliserons : - un gavage 3 fois par semaine (un jour sur deux) durant 2 semaines à l’aide d’une canule de gavage pour rongeurs avec 100 µl d’une solution de VE (2min). - des tests comportementaux sur 3 jours seront effectués sur les souris : 1) test d’exploration, 2) test d’interaction sociale de 35min 3) mesure des stéréotypies de 15min et 4) test d’anxiété de 15min. - un seul prélèvement d’un échantillon de sang à la base de la queue (environ 30μl) de 5min. - un prélèvement de selles tous les ¼ d’heure sur 2 heures.
Impact sur les animaux
Les nuisances et effets indésirables attendues sur les souris sont faibles. Cependant, du stress et de la douleur peuvent être générés par les différentes procédures expérimentales (gavage, prélèvements de sang ou tests comportementaux). Les signes de souffrance éventuelle seront observés quotidiennement au cours de l’étude.
Devenir
A l’issue de chaque procédure, tous les animaux, à l’exception des souris naïves dites inconnues utilisées pour les tests comportementaux d’interaction sociale, seront mis à mort. Les souris naïves seront mises à disposition pour d’autres utilisateurs. L’intestin et le cerveau seront prélevés et des mesures ex vivo de motricité colique et de perméabilité colique seront effectuées ainsi que des analyses supplémentaires d’expression de protéines clés des fonctions digestives et cérébrales.
Remplacement
Une étude visant à évaluer le bénéfice thérapeutique d’un traitement sur les symptômes digestifs et comportement dans le cadre des troubles du spectre de l’autisme ne peut, à ce jour, être réalisée que sur des animaux.
Réduction
Des études antérieures publiées sur des modèles in vivo de colites et des approches in vitro conduites dans notre laboratoire sur des modèles de cultures de neurones entériques ont montré la bioactivité des VE fécales ou dérivées de probiotiques à induire des modifications fonctionnelles des neurones entériques et ainsi à déterminer la dose efficace de VE à administrer chez l’animal. Ces données et expériences préliminaires in vitro ont permis de réduire significativement le nombre d’animaux qu’il aurait fallu pour révéler ces effets in vivo. Parallèlement, des expérimentations similaires menés chez des modèles animaux au cours de projets antérieurs nous ont permis de faire des calculs de puissance statistique et ainsi de sélectionner le nombre minimum d’animaux par groupe pour avoir une significativité avec une erreur de 0,05 et une puissance de 80%.
Raffinement
Le bien-être animal sera pris en compte tout au long de l’expérimentation. Nous recevrons les souris gestantes au stade gestationnel embryonnaire de 6 jours, soit 5 jours avant le début du traitement avec le 2-mercapto-1-methylimidazole dans l’eau de boisson pour induire une hypothyroxinémie gestationnelle. Les souris gestantes seront hébergées collectivement dans un environnement enrichi avec frisottis et tunnels, puis seront transférées 3 jours avant la mise-bas dans des cages individuelles enrichies avec igloo pour leur permettent de construire leur nid. Pour la descendance, les souris seront hébergées collectivement dans des cages enrichies avec frosottis et tunnel. Concernant les tests comportementaux, une habituation d’1h est réalisée dans la pièce dédiée au comportement avant le début des tests. Pour le test du temps de transit colique distal par l’introduction d’une bille par voie anale dans le rectum, de la vaseline sera utilisée pour l’introduction de la bille. L’ensemble des procédures sera réalisé par du personnel qualifié. L’évaluation des animaux sera effectuée selon des critères définis de poids, d’apparence physique (pelage, posture), d’activité, de comportement et de fréquence respiratoire. Le poids et l’état d’hydratation seront surveillés régulièrement pour les femelles gestantes et au stade P10, P30 et P55 pour la descendance. Pour l’ensemble des procédures, des points limites sont mis en place. Si l’animal présente 2 ou 3 signes cliniques notables ou 1 signe clinique sévère, il sera retiré de l’étude et sacrifié. En cas de doute, nous ferons appel aux responsables de la SBEA de l’établissement. Si un seul signe clinique est notable, il sera alors demandé une consultation par le vétérinaire référent ou un responsable SBEA. Si un protocole d’analgésie s’avère nécessaire, les souris ayant eu une analgésie seront retirées de l’étude en raison du biais expérimental apporté par l’analgésie.
Choix des espèces
Des études antérieures conduites par nos collaborateurs ont montré la pertinence chez la souris du modèle d’hypothyroxinémie maternelle comme modèle d’autisme intégrant un facteur de risque maternel. De plus, nos études conduites dans le laboratoire montrant l’impact du microbiote fécal dans les troubles gastro-intestinaux et comportementaux ont été réalisées chez la souris. Les souris gestantes au stade gestationnel E4 seront réceptionnées à l’animalerie. Pour induire l’hypothyroxinémie, les souris au stade gestationnel E10 recevront 0,02% de 2-mercapto-1-methylimidazole (MMI) dissout dans l’eau de boisson jusqu’au stade E14 selon le protocole bien établi. Sur la descendance, les souris recevront le traitement avec les VE au stade 40 jours après la naissance, correspondant à un stade adolescent, encore en phase développementale de maturation cérébrale et intestinale. A cet âge, les symptômes gastro-intestinaux et comportementaux sont apparents. De plus cet âge est pertinent avec l’autisme, s’inscrivant dans une trajectoire développementale. Après 2 semaines de traitement, les souris seront étudiées au stade 54 jours après la naissance jusqu’à 58 jours.
Evolution de nos protocoles de transfert d’embryons et d’insémination de sperme par voie chirurgicale afin de raffiner la prise en charge de la douleur
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
Rats : 28
Pour valider un protocole antidouleur que le service pourra ensuite appliquer en routine à ses chirurgies de transfert d'embryons, 20 souris et 28 rats vont être utilisés, 20 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et 28 un niveau léger. Les rates reçoivent quatre injections, une pour synchroniser leur cycle, une d'analgésique, une d'anesthésique et une dernière pendant leur sommeil. La moitié des femelles subit en plus une chirurgie de transfert d'embryons de cinq minutes, l'autre moitié seulement l'anesthésie, puis toutes mettent bas et leurs petits sont comptés avant que mères et portées ne soient tuées, faute de pouvoir être réutilisées dans les activités de service de l'établissement. Le porteur écrit aussi que toute femelle chez qui une douleur ou un inconfort serait détecté sera mise à mort, dans un projet dont l'objet déclaré est la prise en charge de la douleur.
Objectifs
L'objectif du projet est de valider une nouvelle prise en charge de la douleur (administration de médicaments anti-douleur et anti-inflammatoire) lors de nos chirurgies de transfert d'embryons et d'insémination de sperme afin de raffiner nos procédures actuelles. L'utilisation de ces molécules et dans cette chronologie définie autour de la chirurgie doit être validée comme n'ayant aucun effet nocif sur la gestation et la mise bas afin de la passer en routine chez nous.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus pour ce projet sont d'améliorer la prise en charge de la douleur liée à la chirurgie de transfert d'embryons ou d'insémination de sperme sur nos rongeurs (rats et souris) et donc raffiner nos techniques. Le bien-être animal est une préoccupation majeure au sein de nos activités. Un animal qui ne souffre pas à des rendements plus fiables et plus reproductifs, ce qui impacterai également le R de Réduction. Donc sur ce projet on envisage d'impacter favorablement les R de raffiner et réduire.
Procédures
Les rates recevront une injection, sous simple contention rapide de 5 secondes, afin de synchroniser leur cycle pour devenir mères ou mères porteuses. 4 jours plus tard, les animaux recevrons une injection d'antidouleur sous simple contention rapide de 5 secondes, puis 40 minutes plus tard, ils seront anesthésiés par une autre injection, là encore sous simple contention rapide de 5 secondes. Une fois endormis, la moitié des animaux prévus vont passer en petite chirugie de transfert d'embryons sous anesthésie, alors que l'autre groupe, sera simplement anesthésié, sans aucune procédure invasive supplémentaire. La chirurgie dure environ 5 minutes. Juste après la chirugie, pendant que les animaux dorment encore, afin de limiter le stress, elles recevront un réhydratant et un anti-infammatoire en injectable. Ainsi, une rate recevra un total de 3 injections en contention rapide et une dernière lorsqu'elle sera endormie. Donc 3 injections au cours de la journée d'anesthésie/chirurgie et 4 injections au total. Pour la souris, elle recevra 2 injections en contention rapide et une dernière lorsqu'elle sera endormie. Donc 3 injections au cours de la journée d'anesthésie/chirurgie au total.
Impact sur les animaux
Le geste technique d'injection sous contention est un acte qui peu être un peu stressant pour l'animal, mais il ne dure que quelques secondes (environ 5 secondes) et est peu douloureux. Les animaux restent sous surveillance après leurs diverses injections, afin d’observer aucune apparence physique externe de souffrance. Les points de surveillance sont les suivants : rougeur, gonflement, traces de griffures si l’animal se gratte au niveau du site d'injection. Les animaux opérés (acte chirurgical) restent en observation jusqu’à leur complet réveil en bonne forme, dans leur cage placée sur une platine chauffante. Les points de surveillance post-opératoire sont : l’apparence de l’animal, son comportement (prostré….), l’aspect du site de chirurgie (rongeur, gonflement, écoulement, automutilation….)
Devenir
Les femelles gestantes doivent mettre bas et nous devons comptabiliser le nombre de petits pour l'analyse de notre projet. Elles seront ensuite mises à mort, puisque nous ne pouvons pas réutiliser ces femelles dans le cadre de nos activités de service. Il en est de même pour les portées.
Remplacement
Pas d’autre possibilité que le recours à l’animal vivant pour l'analyse de l'effet des molécules antalgiques et anti-inflammatoires sur le bon déroulement de la gestation in vivo et la mise bas afin de raffiner nos protocoles chirurgicaux de transfert d'embryons et d'insémination de sperme.
Réduction
Notre activité est connue et il existe bon nombre de données témoins, ainsi, nous avons juste besoin de faire des groupes expérimentaux. Un bonne analyse bibliographique a été faite pour ajuster au mieux le protocole antalgique choisi avec le vétérinaire. Le projet se fera en 2 parties. La première partie (groupe 1) consiste uniquement à valider le fait que les molécules et doses choisies n'altèrent pas le bon déroulement des gestations et mises bas, sur les femelles gestantes mais qui n'ont pas subies de chirurgie. Seulement si cette étape est validée, nous passerons à la phase 2 (groupe 2, avec chirugie de transfert d'embryons). Nous avons choisi un effectif de 10 femelles pour chaque groupe et pour chaque espèce afin d'obtenir des résultats de comparaison fiables.
Raffinement
Du gel oculaire est placé systématiquement sur les yeux des animaux anesthésiés afin de prévenir tout dommage de la cornée de l’animal. De plus, les animaux anesthésiés sont placés sur une plaque chauffante pour pallier à toute déperdition de chaleur liée à l’anesthésie. Les animaux opérés restent en observation jusqu’à leur complet réveil en bonne forme, dans leur cage placée sur une platine chauffante à 37°C. Les animaux sont hébergés en cages ventilées dans des conditions adéquates pour l'espèce. Des enrichissements (nids et quelques croquettes dans le fond de la cage pour les souris et nids + bois et balles à ronger + croquettes dans le fond de la cage pour les rats) sont mis à disposition dans la cage des futures mères lors de leur convalescence et gestation. Comme il s'agit ici d'un test, si une douleur ou un inconfort est détéctée, la femelle sera mise à mort pour lui éviter toute souffrance inutile.
Choix des espèces
Les rongeurs sont de petits mammifères à reproduction rapide qui sont très largement utilisés par la communauté scientifique. Ils sont de très bons modèles expérimentaux puisque 99% de leurs gènes présentent un gène homologue chez l'Homme. Nous voulons des mère porteuses, il nous faut donc des femelles en âge de procréer donc entre 10 semaines et 6 mois (pour les 2 espèces).
Délivrance de molécules par ultrasons dans le cerveau de rongeurs contrôlée par imagerie multimodale
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
Rats : 112
Chaque animal peut être soumis à huit sessions d'ultrasons et d'imagerie, espacées d'au moins une semaine, sur un an pour les souris et deux ans pour les rats. 532 souris et 112 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués pour le prélèvement de leurs organes. La tête rasée et dépilée à la crème, ils reçoivent des microbulles par voie intraveineuse puis des ultrasons à travers le crâne, pour ouvrir la barrière qui protège le cerveau, avant des IRM de 45 minutes ou des examens TEP d'une heure sous anesthésie. Le porteur cite parmi les risques l'œdème cérébral, l'hémorragie et une légère brûlure cutanée due à la crème dépilatoire, et justifie l'effectif par des études antérieures similaires, sans donner de calcul.
Objectifs
L’efficacité et l’émergence de traitements innovants contre les pathologies cérébrales sévères (tumeurs, maladie d’Alzheimer…) sont restreintes par la présence de la barrière hémato-encéphalique (BHE) qui protége le cerveau mais bloque le passage de plus de 95% de médicaments du sang vers les cellules pathologiques. Les ultrasons (US) peuvent être utilisés à travers le crâne pour délivrer des molécules dans le cerveau. En effet, combinés à l’injection de microbulles par voie intraveineuse, les US peuvent induire une perméabilisation localisée, non invasive et réversible de la BHE. Depuis 2015, plusieurs essais cliniques portant sur l’évaluation de l’innocuité et la validation du bénéfice des US pour le traitement de tumeurs cérébrales ou de maladies neurodégénératives sont menés. De nombreuses interrogations demeurent néanmoins quant à l’optimisation des protocoles ultrasonores ainsi que leur impact sur le tissu cérébral. La mise en place de techniques spécifiques de neuroimagerie quantitative permettrait de répondre à ces iquestions. L’IRM est l’examen de référence pour s’assurer de l’efficacité et la sécurité de l’ouverture de la BHE. L’imagerie nucléaire (TEP) et l’échographie peuvent être exploitées pour évaluer l’intégrité de la BHE, quantifier la dose de médicaments délivrés et observer les micro changements vasculaires. Le projet consiste à utiliser les modalités d’imagerie IRM, TEP et échographie afin d’améliorer nos protocoles de délivrance de médicaments par ultrasons, et de comprendre et maîtriser leurs effets sur le cerveau de rongeurs. Ainsi, le projet répondra à trois objectifs qui sont : (i) l’optimisation et le contrôle des protocoles thérapeutiques, (ii) la compréhension des mécanismes et effets des US sur l’environnement cérébral, (iii) valider le passage de différents médicaments. Ce projet nécessite l’utilisation d’équipements présents sur plusieurs sites. Ainsi, 2 établissements sont concernés. Les tâches impliquant la TEP et l’échographie seront réalisées dans un établissement utilisateur et les tâches impliquant l’IRM seront réalisées dans le deuxième établissement. .
Bénéfices attendus
L’objectif de ce projet est de développer une méthodologie transférable au niveau clinique. Le bénéfice, à terme, sera de proposer une meilleure prise en charge des pathologies cérébrales. Une telle approche serait profitable pour le traitement de maladies aujourd’hui incurables telles que certaines tumeurs cérébrales agressives, les maladies neurodégénératives ou encore les maladies génétiques. Ce projet a comme but principal d’établir, optimiser et valider des protocoles de thérapie du cerveau par ultrasons en tirant profit des outils d’imagerie dont nous disposons. En particulier, nos approches de neuroimageries quantitatives permettront de développer les modèles prédictifs de délivrance de médicaments par ultrasons. Par ailleurs, les outils d’imagerie que nous développons au laboratoire seront exploités pour étudier l’influence des ultrasons sur l’environnement cérébral. Ainsi les bénéfices attendus peuvent se résumer aux cinq points suivants : 1/ Amélioration des protocoles thérapeutiques pour perméabiliser la BHE et délivrer des médicaments dans le cerveau de manière non invasive. 2/ Elaboration de protocoles personnalisés. Les doses ultrasonores et les volumes traités seront adaptés à la morphologie de l’animal et à la pathologie visée. 3/ Quantification de la dose de médicaments délivrés dans le cerveau par neuroimagerie. 4/ Compréhension de l’impact des ultrasons sur l’environnement cérébral. Nous établirons notamment la relation entre la dose ultrasonore et la réversibilité de l’approche (temps de passage des médicaments). 5/ Validation de nouveaux traceurs et de séquences d’imagerie cérébrale.
Procédures
Selon les lots, les animaux subiront les actes suivants : 1/ Thérapie par ultrasons : injection de microbulles gazeuses et applications des ultrasons (532 souris et 112 rats, durée du protocole 10 min) Lieu : les 2 Etablissements Utilisateurs possibles selon l’imagerie effectuée. 2/ Administration de médicaments : anesthésie et injection (140 souris, durée de l’acte 10 min) Lieu : les 2 Etablissements Utilisateurs possibles selon l’imagerie effectuée. 3/ IRM : anesthésie et injection de produits de contraste (427 souris et 70 rats, durée du protocole 45 min) Lieu : EU dédié à l’IRM. 4/ TEP : anesthésie et injection de produits de contraste (175 souris et 42 rats, durée du protocole 60 min) - Lieu : EU dédié à la TEP. 5/ Echographie : anesthésie et injection de produits de contraste (28 souris, durée de l’acte 20 min) Lieu : EU dédié à la TEP. 6/ Prélèvement des organes en fin de protocole (532 souris et 112 rats, durée de l’acte 20 min) Lieu : les 2 Etablissements Utilisateurs possibles selon l’imagerie effectuée Afin de limiter le nombre d’animaux, les animaux pourront répétés les actes 1, 3, 4 et 5 décrits ci-dessus jusqu’ à 8 sessions maximum avec un espacement minimum entre les sessions de 1 semaine entre les sessions. La durée maximum totale de cette procédure sera d’un an pour les souris et de deux ans pour les rats. Les animaux recevant l’administration de médicaments (acte 2) auront jusqu’à 6 traitements dans un intervalle de 3 semaines.
Impact sur les animaux
Les nuisances et effets indésirables prévus sur les animaux pourraient être : • Une surdose ultrasonore peut entraîner un risque d’œdème cérébral local ou d’hémorragie. • L’injection des microbulles et médicaments en intraveineux peut induire une courte douleur (moins de 5 min). • Les animaux seront endormis lors des sessions d’imagerie (1h30 maximum) par voie gazeuse. Lors du réveil, les animaux peuvent être désorientés et stressés. • Le transport des animaux entre les deux sites d’expérimentation (15 min de transport) peut induire un stress chez les animaux. • Les animaux seront rasés et épilés (application d’une crème dépilatoire) sur la tête pour permettre la transmission des ultrasons. Cet acte peut causer une légère brûlure cutanée. Selon la dose, les traitements (chimiothérapie, immunothérapie, nanoparticules et virus adéno-associés) peuvent avoir une toxicité pour l’organisme et induire des effets indésirables (comme par exemple : perte de poids, troubles digestifs). La durée des traitements ne dépassera pas plus de 3 semaines. Cette toxicité sera limitée par l’utilisation de doses thérapeutiques décrites et validées dans la littérature.
Devenir
A la fin du protocole, les animaux sont euthanasiés afin de prélever leurs tissus et organes à des fins d'histologie et de dosages. Les objectifs sont de : 1/ s’assurer de l’innocuité de la méthode (pas de dommages dans le tissu cérébral causé par l’exposition aux ultrasons) 2/ vérifier la toxicité des composés injectés dans le cerveau et les organes d’élimination (e.g., foie, rein) 3/ quantifier la dose de médicaments présents dans le cerveau
Remplacement
En amont de ce projet, nous avons réalisé des études in vitro préliminaires (bancs de mesures et culture cellulaire) pour affiner les paramètres ultrasonores, caractériser les microbulles gazeuses utilisées pour ouvrir la BHE et limiter le nombre d’expériences in vivo. Cependant, la BHE et son microenvironnement cérébral ne sont pas reproductibles in vitro à ce jour. Ni la modélisation in silico, ni l’expérimentation in vitro ne permettent de prédire l’efficacité (délivrance de molécule intracérébrale) et l’impact du traitement ultrasonore sur le tissu cérébral (dynamique d’ouverture et de refermeture, neuroinflammation, perturbations vasculaires). Il est donc indispensable d’utiliser des modèles animaux. L’expérimentation animale permet également d’évaluer la variabilité inter-individus de l’approche thérapeutique en fonction de l’âge et du sexe de l’animal.
Réduction
Le nombre d’animaux nécessaire pour chaque groupe a été déterminé pour qu’il soit le plus petit possible tout en étant statistiquement valide, en se basant sur des études antérieures similaires et sur des données de la littérature.
Raffinement
L’ensemble des actes effectués chez les animaux seront faits par des personnes formées. Chaque acte de la procédure sera réalisé sous anesthésie gazeuse et l’animal sera maintenu sous un dispositif chauffant (tapis, lumière ou flux d’air) pour assurer son bien-être lors des manipulations. L’apparition de tout signe de détresse respiratoire sera particulièrement surveillée durant la procédure. Lors des sessions de thérapie, les injections seront réalisées sous anesthésie gazeuse après avoir préalablement appliqué une anesthésie locale 10 min avant l’injection. Les souris seront hébergées en groupe de 4 ou 5 par cage avec un milieu enrichi. Les rats seront hébergés par groupe de 2 par cage avec un milieu enrichi. Le suivi quotidien par les zootechniciens assurera d’éviter toute souffrance. Les examens d’imagerie seront réalisés sur deux sites (distants de 15 min). Les transports des animaux seront anticipés afin de laisser une semaine complète d’acclimatation sur chacun des sites lorsque cela sera possible. Les animaux seront acheminés dans un véhicule dédié aux transports des animaux doté d’une climatisation à l’intérieur, de cages adaptées aux transports comportant de la litière et de la nourriture gélifiée. Le suivi régulier du poids permettra de favoriser leur manipulation pour les sessions d’imagerie et de thérapie et ainsi limiter tout stress. Une analgésie sera mise place après accord du vétérinaire si des signes de douleur sont mis en évidence. Des points limites seront définis en amont des interventions, ceux-ci auront vocation à limiter et surtout éviter une souffrance animale. Une grille de score basée sur ces points limites sera utilisée.
Choix des espèces
Dans une première approche, le choix du modèle souris se justifie par sa simplicité , sa forte reproductibilité inter-individus et la possibilité d’administrer de petits volumes de médicaments. Une majeure partie des expérimentations sera réalisée sur ce modèle. Toutefois, nous souhaitons également évaluer nos protocoles thérapeutiques sur un modèle rat plus complexe et proche de l’espèce humaine afin de tester notre approche de thérapie personnalisée. En effet, compte tenu de la forte atténuation du crâne chez le rat et de son inhomogénéité, la dose ultrasonore doit être ajustée selon l’individu, comme c’est le cas chez l’espère humaine. L’utilisation efficace de ce modèle requiert donc une maîtrise avancée du protocole ultrasonore qui sera évalué sur un nombre moins important d’animaux. Des animaux adultes seront utilisés dans ce projet. La présence du crâne joue un rôle prépondérant dans la transmission des ultrasons. Afin de passer outre un biais expérimental, il est nécessaire d’atteindre la maturité de l’animal (au-delà de 8 semaines) et la formation complète du crâne. Nous utiliserons des animaux adultes jeunes, les souris (18g à 25g au début de l’étude) pourront être étudiés sur une période de 1 an maximum après la première session du protocole. Nous utiliserons également des rats adultes jeunes ( 200g à 300g au début de l’étude). Les rats pourront être étudiés sur une période de 2 ans maximum après la première session du protocole. Cet âge a été choisi pour intégrer dans l’étude des animaux pour lesquels le vieillissement induit un effet sur le crâne (calcification osseuse) et la transmission des ultrasons. La validation de nos protocoles sur des animaux âgés est particulièrement pertinente en vue d’utilisation postérieure de modèles de maladies neurodégénératives (Alzheimer). Les résultats obtenus et les paramètres ultrasonores optimisés seront corrélés à l’âge des animaux.