Recherche appliquée

140 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles courent sur un tapis pendant quatre à huit semaines pour induire une fatigue physique et mentale, puis subissent huit tests comportementaux non précisés, avant d'être tuées pour prélever leur cerveau, afin de mettre au point un modèle de fatigue cognitive liée au sport. Le porteur reconnaît que l'entraînement fatigue les animaux et que les tests provoquent un stress modéré. Il indique que ce projet mené avec trois industriels servira ensuite à tester un extrait végétal, et affirme que le modèle "ne peut pas être développé in vitro".

Objectifs

L'exercice intense et répété est associé à une fatigue cognitive. Un des objectifs des industriels est de développer des compléments alimentaires qui réduisent la fatigue cognitive associée à la pratique sportive intense et régulière. Ainsi, ce projet s’inscrit dans le cadre d’un partenariat entre 2 laboratoires académiques et 3 industriels afin de démontrer l’efficacité d’un extrait végétal sur les performances cognitives et la fatigue après un entrainement physique intense chez la souris ainsi que les mécanismes d’action. Cette partie de projet dont il est question dans cette demande d'autorisation de projet (DAP) vise à développer un modèle d’entrainement physique en utilisant un tapis de courses qui induit une fatigue physique et mentale. La suite de ce projet (qui sera soumis dans une autre DAP) sera de déterminer si la supplémentation nutritionnelle avec l’extrait végétal améliore ces états.

Bénéfices attendus

Le projet a pour objectif de mettre en place au laboratoire le modèle d’entrainement physique chez la souris afin de tester, par la suite, dans une autre DAP, l’effet d’extraits végétaux sur les paramètres mesurés dans ce projet. Ce projet s’inscrit donc dans le cadre de recherche portant sur la nutrition préventive et personnalisée. Les résultats attendus sont donc une amélioration des symptômes de troubles de la fatigue chez les souris et une amélioration des comportements anxieux et cognitifs. L'objectif général de ce projet est de valider l'efficacité d'un complément alimentaire en vue de réduire la fatigue cognitive associée à la pratique sportive intense et répétée.

Procédures

Les animaux réaliseront un entrainement physique pendant 4 ou 8 semaines après lequel ils effectueront 8 tests comportementaux qui durent au maximum 10 minutes afin d'évaluer leur fatigue physique ou mentale.

Impact sur les animaux

Les tests comportementaux induiront des stress modérés aux animaux le temps de ces dits tests qui ne durent pas plus de 10 minutes. L'entrainement physique des animaux induira une fatigue.

Devenir

Les animaux seront mis à mort pour récupérer le cerveau et réaliser des analyses immunohistochimiques.

Remplacement

Le modèle d’entrainement physique ne peut pas être développé in vitro. L’étude des comportements de type anxieux et dépressif, des performances cognitives et de la fatigue ne peuvent être réalisées que sur des animaux vivants ce qui rend impossible le remplacement de ceux-ci par des modèles in vitro.

Réduction

Le nombre d'animaux sera réduit au mieux en se basant sur des articles scientifiques qui ont montré par le biais de tests statistiques des différences entre plusieurs groupes. D’après les études scientifiques sur l’analyse de marqueurs comportementaux et cérébraux, nous estimons que 10 animaux par groupe expérimental sont nécessaires pour atteindre une signification statistique.

Raffinement

Toutes les précautions possibles seront prises afin de raffiner nos procédures et réduire au mieux la douleur (antalgique et sédation avant mise à mort) et l’inconfort (manipulation régulière et enrichissement de l’hébergement) des animaux. Les tapis de course que nous avons acquis insufflent de l’air pour encourager les animaux à courir et n’induisent pas de choc électrique comme la majorité des tapis utilisés. L’hébergement se fera à 5 souris/cage et l’environnement sera enrichi : igloo et carré de coton. Les expérimentateurs et soigneurs sont titulaires de leur certificat d’expérimentation animale niveau concepteur et/ou opérateur. Les expérimentateurs travaillent avec des animaux depuis de nombreuses années et sont très fortement sensibilisés au sujet du bien-être animal de par leur thématique de recherche (stress, anxiété, bien-être cérébral) et de par le travail de la cellule SBEA. La SBEA procède à des contrôles réguliers de respect des procédures et de bien-être des animaux.

Choix des espèces

Le modèle utilisé dans ce projet est la souris. La souris est un mammifère comme l’Homme, avec des cycles de reproduction rapides. Il est largement utilisé dans le champ de la cognition, ce qui permettra une comparaison de nos résultats avec les études antérieures. C’est un animal sur lequel les évaluations comportementales sont faciles à conduire et maitrisés au sein du laboratoire. Ce sont des animaux de petite taille (faciles à manipuler) et peuvent donc être facilement hébergés au sein de l’animalerie de l’unité. L'objectif du projet est d'améliorer la fatigue cognitive de sportifs adultes. Les souris mâles et femelles arriveront à l’animalerie à l’âge adulte (3 mois).

6 chiens vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, quatre réutilisés dans d'autres projets et deux proposés à l'adoption. Chaque animal reçoit trois injections sous-cutanées d'un vaccin sur plusieurs mois et neuf prélèvements sanguins, pour vérifier la tolérance d'une immunothérapie contre la douleur de l'arthrose avant un essai clinique vétérinaire. Le porteur signale un durcissement au point d'injection et un stress lié aux prélèvements, et indique n'avoir observé aucun effet grave chez la souris, le lapin ou le singe. Il précise que la réponse immunitaire du chien ne peut être évaluée in vitro et que les six chiens proviennent d'un projet précédent.

Objectifs

L’arthrose est une maladie courante chez le chien, touchant différentes articulations et ayant un impact significatif. Près de 20% des chiens sont estimés souffrir d’arthrose. Les traitements actuels se concentrent sur le soulagement des symptômes à l’aide d’analgésiques et d’infiltrations. Malheureusement, comme chez l’Homme, la maladie tend à s’aggraver avec le temps. L’immunothérapie active propose une approche alternative en induisant la production d’anticorps contre des protéines du « Soi ». Pour ce faire, des peptides (petites protéines), qui font partie du « Soi » et donc n’induisent pas de réponse immunitaire initialement, sont couplés à une protéine porteuse étrangère. En vaccinant ainsi contre les molécules responsables de l’inflammation ou de la douleur, on peut espérer soulager l’animal durablement. L’objectif de cette étude est de confirmer la bonne tolérance et d’évaluer la réponse immunitaire suite à l’utilisation de cette stratégie de vaccination chez le chien, déjà testée avec succès chez la souris et le lapin, en amont d'un essai clinique vétérinaire. Deux groupes de trois chiens recevront des immunisations avec le vaccin par voie sous-cutanée et la production d’anticorps sera évaluée au fil du temps. Des tests in vitro seront également réalisés pour confirmer la capacité des anticorps à neutraliser leur cible.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d'établir des données de tolérance et d'efficacité sur deux doses différentes, indispensables à la préparation d'un essai clinique vétérinaire sur des chiens de compagnie atteints d'arthrose. L’arthrose est une affection prévalente chez les chiens, touchant différentes articulations et ayant une incidence significative. Selon plusieurs études, l’arthrose concerne 20% des chiens et est la cause la plus fréquente de douleur chronique chez le chien. De plus, des chiens plus jeunes peuvent également développer de l’arthrose en raison de contraintes articulaires intenses, comme c’est le cas chez les chiens de course. Les articulations les plus couramment touchées chez les chiens sont celles des membres, du dos ou encore du bassin. Comme chez l’Homme, les traitements reposent sur le traitement des symptômes avec l’utilisation d’analgésiques et des infiltrations. Malheureusement, bien que les traitements visent à atténuer la douleur et à ralentir la progression de la maladie, il est important de noter que l’arthrose chez le chien tend à s’aggraver au fil du temps. De plus, l’administration d’anti-inflammatoires aux chiens est liée à de nombreux effets indésirables tels que des hémorragies gastro-intestinales et des lésions rénales et la gestion de ces effets indésirables demeure difficile. L'approche thérapeutique testée ici consiste à inciter l’organisme hôte à produire son propre traitement en stimulant une réponse immunitaire dirigée spécifiquement contre la cible impliquée dans l’arthrose et la douleur associée.

Procédures

Trois injections sous-cutanées sur chiens vigiles espacées d’un mois puis de 3 mois. Durée 5 minutes environ. Neuf prélèvements sanguins sur chiens vigiles étalés sur 6 mois. Durée 5 minutes environ.

Impact sur les animaux

Lors d’essais réalisés sur les souris, les lapins, les singes et l’Homme, aucun effet indésirable grave n’a été observé. Cependant, un durcissement au point d’injection du conjugué a été observée. Les chiens seront également soumis à neuf prélèvements sanguins ce qui peut constituer une source de stress.

Devenir

Nous ne nous attendons pas à ce que ce ce projet induise de séquelles sur les animaux. Il n’y a donc pas de contre-indication a priori au placement de ces animaux, ni à la réutilisation de certains autres (reproducteurs).

Remplacement

Nous souhaitons développer un vaccin qui, à terme, pourrait traiter l’arthrose inflammatoire ainsi que la douleur associée chez le chien. Après l'avoir testé chez la souris et le lapin, il est nécessaire de confirmer la tolérance et l’efficacité du vaccin chez le chien, ainsi que de valider le schéma vaccinal (calendrier et dose) avant de réaliser un essai clinique plus large sur des chiens souffrant d’arthrose. La réponse immunitaire induite par le vaccin chez le chien, cible du vaccin, ne peut pas être évaluée in vitro.

Réduction

Deux études préliminaires ont été réalisées chez la souris et le lapin afin d’encadrer la dose optimale à injecter pour induire une production d’anticorps chez les animaux. Cet encadrement permet de nous rassurer quant à la tolérance de notre produit. Il s’agit d’un protocole de preuve de concept, le nombre de chien par lot est volontairement réduit au minimum de 3 chiens/lot afin d’évaluer si le protocole est sujet à la variabilité inter-individu. Aucun test statistique ici n’est nécéssaire, pour établir un nombre minimum de chien par lot. Ces données préliminaires serviront aux futurs tests cliniques vétérinaires qui seront réalisés ultérieurement. Suite à l’accord du vétérinaire référent, chaque chien provient d’un projet précédent, cette réutilisation participe ainsi à la réduction du nombre d’animaux.

Raffinement

Une attention particulière sera portée à la minimisation du stress au moment des manipulations : injections et prélèvements. Les chiens seront manipulés avec douceur par des personnes de leur entourage habituel. Le temps sera pris avant le prélèvement pour rassurer le chien. À la fin du prélèvement, une friandise sera donnée au chien, qui sera également félicité par la voix et des caresses. Sur le plan de l'hébergement, les chiens seront hébergés en petits groupes compatibles, sur litière végétale. Ils auront à leur disposition un lieu de couchage (corbeille + tapis), une plateforme et des jouets. Ils bénéficieront d'intéractions quotidiennes avec leurs soigneurs (caresses, jeux), et d'une sortie quotidienne 7j/7 dans des espaces de jeux intérieur et extérieur.

Choix des espèces

Le vaccin testé est composé d’un peptide issu d’une protéine cible couplé à une protéine porteuse. Il a été développé à des fins de traitement chez des chiens arthrosiques. Après deux études pilotes réalisées chez la souris et le lapin, nous souhaiterions tester la tolérance et l'efficacité de ce vaccin dans l'espèce cible : le chien. Le système immunitaire des animaux doit être compétent, ainsi les chiens utilisés seront des chiens adultes, mâle ou femelle.

1 024 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les souriceaux reçoivent dès deux jours de vie l'injection chirurgicale d'un vecteur de thérapie génique dans l'oreille, puis des injections répétées de corticoïdes, deux mesures auditives sous anesthésie avec pose d'électrodes sous la peau et des prises de sang, pour tester si un anti-inflammatoire améliore une thérapie génique de la surdité. Le porteur indique que la chirurgie, les injections et la pose d'électrodes provoquent des douleurs légères à modérées. Il affirme qu'il n'existe "aucune alternative à l'expérimentation animale", faute de pouvoir mettre en culture ou simuler le système auditif dans son ensemble.

Objectifs

Entendre, c’est pouvoir identifier et localiser les sources sonores dans l’espace, de jour comme de nuit ; l’audition contribue ainsi à la sécurité des individus. L’audition est devenue chez l’homme le sens prépondérant sur lequel repose la communication inter-individuelle. Or, l’importance de l’audition continue d’être fortement sous-estimée : le risque que la perte de l’audition fait peser sur les individus, risque qui inclut le déclin des fonctions cognitives, n’est pas compris, ni anticipé et les campagnes d’information et de prévention ont été jusqu’ici peu fructueuses. Par leur ampleur et leurs conséquences, les atteintes de l’audition constitueront, avant 2030, la 7ème cause la plus importante d’invalidité au quotidien, selon l’organisation mondiale de la santé. On estime que plus de la moitié des cas de surdité congénitale sont attribués à des causes génétiques et les mutations d’un gène sont les causes les plus fréquentes. La thérapie génique est une approche thérapeutique de choix pour le traitement de maladies génétiques. Elle représente une piste de plus en plus explorée pour le traitement des déficits auditifs précoces et profonds mais également tardifs et progressifs. Nous avons obtenu des résultats prometteurs de preuve de concept d’efficacité thérapeutique pour le traitement des surdités causées par le gène en utilisant des vecteurs viraux codant pour le gène (thérapie de remplacement). Le présent projet consiste à évaluer la possibilité d’améliorer l’efficacité de nos stratégies de thérapie génique.

Bénéfices attendus

La thérapie génique est une approche thérapeutique de choix pour le traitement de maladies héréditaires. Elle représente une piste de plus en plus explorée pour le traitement des déficits auditifs précoces et profonds. Il a récemment été montré que plusieurs cas surdité liée à l’âge sont des troubles génétique donc potentiellement traitable par thérapie génique. Cependant de nombreuses études ont montré que l’injection d’un produit de thérapie génique dans l’organisme est susceptible d’entrainer une réponse inflammatoire et immunitaire. De plus cette réponse inflammatoire et immunitaire pourrait être potentialisée par le traumatisme chirurgical ce qui limiterait d’autant plus l’efficacité de la thérapie. Les bénéfices attendus de l’administration de produit anti inflammatoire de type corticoïdes seront l’augmentation de l’efficacité thérapeutique de vecteur à savoir une récupération de l’audition plus forte et plus durable (via une augmentation de la transduction et/ou la persistance du transgène). Si les résultats sont probants, ce projet pourrait poser les bases d’un développement clinique.

Procédures

L’injections du vecteur de thérapie génique se fera sous anesthésie gazeuse. L’ensemble de la chirurgie ne durera pas plus de 20 minutes. Les animaux seront soumis à des tests auditifs au nombre de 2 avec un intervalle minimal d’au moins un mois entre chaque test. Le test complet correspond à une anesthésie fixe puis une mesure de la réponse auditive. L’ensemble de la procédure prend entre 30 et 45 minutes. Les tests auditifs seront réalisés au plus tôt à 1 mois. Un échantillon de sang sera prélevé (quelques secondes pour chaque prélèvement) à chaque temps d’analyse (15 jours, 1 mois et 2 mois après la naissance).

Impact sur les animaux

Pour ce projet, les nuisances et effet indésirables potentiellement attendus sur les animaux sont les douleurs légères à modérées consécutives aux actes de chirurgie, d’injections intrapéritonéales répétées, de pose d’électrodes sous cutanées au niveau de la face et du dos lors des tests auditifs et de prises de sang répétées.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de l’unique procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni replacés, ni adoptés car nous prélevons des tissus pour des analyses histologiques.

Remplacement

Les gènes responsables de surdité chez l’homme sont aussi responsables de déficits auditifs chez la souris, et l’architecture des systèmes auditifs périphérique et central de rongeurs, similaire à celle de l’homme, permet d’étudier chez ces animaux l’audition. Aujourd’hui, il n’existe aucune alternative à l’expérimentation animale, car nous avons besoin d’étudier le système auditif dans son ensemble. Il n’est pas possible aujourd’hui de mettre en culture les systèmes auditifs périphériques et centraux. De plus, aucun modèle informatique n’existe pour simuler le fonctionnement du système auditif dans son ensemble.

Réduction

Les groupes sont constitués afin de garantir une puissance statistique Afin de réduire le nombre d’animaux, nous utilisons des mâles et des femelles indifféremment, et génotypons les animaux afin de ne pas maintenir inutilement les animaux qui ne portent pas les modifications génétiques d’intérêt pour ce projet. Ils seront donc mis à mort. Nous appuyons sur les données obtenues dans nos précédentes expériences pour le nombre de vecteurs candidats à tester in vivo et ainsi limiter le nombre d’animaux utilisé à son strict nécessaire.

Raffinement

Les animaux du projet seront suivis quotidiennement. Ce projet ne concerne que des procédures dont la mise en œuvre ne devrait se traduire ni par une dégradation de l’état de santé de l’animal ni par des douleurs importantes. Si nous observions un comportement anormal en termes de santé (perte de poids, du pelage, etc.) dès l’initiation de l’intégration dans un groupe expérimental, l’animal serait immédiatement mis à mort. Un bâtonnet de coton sera ajouté dans les cages d’hébergement pour faciliter la nidification, ainsi qu’un igloo pour les femelles avec portée. L’emploi d’analgésiques sera systématique tout comme l’application d’un gel ophtalmique lors des anesthésies des animaux. Nous utiliserons un matériel miniaturisé pour l’anesthésie gazeuse des animaux qui subiront la chirurgie. Les animaux anesthésiés seront gardés sur un tapis chauffant jusqu’à leur réveil complet puis remis dans une cage propre et pourvue d’une coupelle de gel nutritif hydratant pour la maman. Les animaux opérés seront surveillés tous les jours pendant une semaine après chirurgie puis deux fois par semaine minimum la semaine suivante pour détecter et traiter les éventuels signes d’inconfort tels que décrits dans la grille d’évaluation fournie par la structure du bien-être animal.

Choix des espèces

Nous souhaitons recourir aux souris de laboratoire dont le système auditif est similaire à celui de l’homme. De plus, la souris de laboratoire est le seul mammifère modèle pour lequel on dispose d’outils génétiques conséquents. L’audition se met en place chez la souris autour de 10 jours après la naissance ; avant 8 jours après la naissance le système auditif est immature, 16 jours après la naissance le système auditif est fonctionnel, 30 jours après la naissance et au-delà,le système auditif est mature. L’administration du vecteur de thérapie génique se fera 2 jours après la naissance .

40 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Immunodéprimées, elles reçoivent une greffe de cellules humaines de cancer de la prostate sous la peau, avec des mesures de la tumeur trois fois par semaine, avant d'être tuées à l'atteinte du volume limite ou au bout de cent jours pour prélever les tumeurs, afin de valider ce modèle dans le laboratoire. Le porteur reconnaît que la croissance tumorale peut provoquer une perte de poids, des douleurs, une ulcération et une nécrose. Il affirme que l'étude ne peut se faire que sur un "organisme entier" et présente le recours à la souris immunodéprimée comme "nécessaire".

Objectifs

Le projet présenté vise à valider dans notre laboratoire la prise et la croissance tumorale de cellules cancéreuses humaine de cancer de la prostate dans une souche de souris avec un système immunitaire déficient. Le cancer de la prostate souvent diagnostiqué chez les hommes de plus de 50 ans, est responsable chaque année d’un peu moins de 9000 décès en France et 350 000 au niveau mondial ce qui correspond à un pourcentage élevé de décès masculins liés à un cancer : 6.8%. Ce second cancer masculin fait donc parti des cancers à fort besoin thérapeutique, c’est pourquoi nous nous intéressons ici à la mise en place d’un modèle animal afin de pouvoir étudier ce type de cancer dans notre laboratoire.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus concernent la santé humaine, à long terme. Ce projet permettra dans un premier temps de mettre en place un modèle de cancer de la prostate chez la souris, qui par la suite servira à étudier l’efficacité de potentiels nouveaux traitements anticancéreux plus efficaces ou avec moins d’effets indésirables que ceux déjà sur le marché.

Procédures

Injection de cellules cancéreuses en sous-cutané (réalisée une fois au début de l'expérimentation, quelques secondes). Mesures tumorales au pieds à coulisse 3x/semaine (quelques secondes).

Impact sur les animaux

Les animaux vont subir des injections sous cutané qui génèreront du stress à la contention et une douleur courte à l’injection. La pousse tumorale peut engendrer de la perte de poids, des douleurs au niveau de la tumeur, et potentiellement de l’ulcération et de la nécrose. Les pesées et mesures de tumeurs génèrent un stress lors de la contention et éventuellement de la douleur au niveau de la tumeur pendant la mesure avec le pied à coulisse.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort pour atteinte du volume éthique ou 100 jours après le début de la procédure si aucun point limite n’a été atteint avant ce délai pour prélèvement des tumeurs.

Remplacement

Les interactions entre le système immunitaire, même incomplet (ici ne manquent que les lymphocytes-T), et la tumeur sont complexes et impactées par différents organes lymphoïdes (la rate, les ganglions etc), ainsi que par différents paramètres de la tumeur (structure cellulaire, rigidité etc). L’étude de développement d’une tumeur et par la suite l’étude de l’efficacité de potentielles molécules anticancéreuses sur cette tumeur ne peut se faire que sur l’organisme entier.

Réduction

Les procédures seront faites sur le nombre minimal d’animaux nécessaires afin de conclure de façon statistiquement fiable à un taux de prise et de croissance tumorale permettant de réaliser par la suite une étude d’efficacité de composés. Dans cette étude le point final correspondra à l'atteinte d'un volume tumoral défini selon les points limites, il faut donc que nos cellules injectées puissent former une tumeur mais qui va aussi pousser et pouvoir atteindre ce volume. Un test statistique fiable a été utilisé pour déterminer le nombre de souris nécessaires au vu de la forte variabilité de taille et du caractère aléatoire de la prise tumorale dans ce modèle. Nous ferons les experiences en incrément et nous passerons à la concentration plus élevée uniquement si la concentration précédente n'était pas effective, ce qui réduira potentiellement de moitié le nombre de souris nécessaires.

Raffinement

Avant toute manipulation, les animaux bénéficieront d’une période d’acclimatation et d’habituation au(x)manipulateur(s) pendant 7 jours. Après la période d’acclimatation et avant le début des procédures nous habituerons les animaux à la manipulation en les pesant et en les contentionnant une fois par jour pendant 5 jours. Tous les animaux seront mis à mort au plus tard 100 jours après le début de la procédure si aucun point limite n’a été atteint avant ce délai pour prélèvement des tumeurs. Par ailleurs, le personnel animalier renseigne quotidiennement une grille de suivi basée sur des critères comportementaux et physiques relevant de points limites adaptés. Les animaux seront hébergés dans un environnement qui présentera des enrichissements (coton de nidation, tunnels pour jeux).

Choix des espèces

Nous souhaitons travailler avec des animaux présentant un système immunitaire déprimé pour éviter le phénomène de rejet. L'utilisation d'une souche murine immunodéprimée est donc nécessaire pour éviter ce phénomène. La souris est l’espèce la plus adaptée pour cet objectif, la souche Nude étant athymique, est un modèle qui permet une prise tumorale avec de nombreuses lignées humaines. En effet la souris immunodéprimée Nude est une souche reconnue pour l’implantation de xénogreffes. Les animaux seront utilisés à l’âge de 5 à 6 semaines afin de favoriser la prise tumorale.

110 souris vont être utilisées, chacune passant deux heures sous une même anesthésie gazeuse pour une IRM d'environ 1 h 15, une échographie de 30 minutes et 15 minutes de mesures de pression au moyen d'un capteur en forme d'aiguille introduit au centre de sa tumeur. Auparavant, chaque souris reçoit sous anesthésie une injection de cellules de tumeur du sein ou du pancréas sous la peau du flanc, puis porte cette tumeur deux à trois semaines, avec une gêne et une perte de poids possibles, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Toutes sont tuées après l'examen, et leur tumeur est disséquée pour comparer sa composition au microscope aux mesures d'imagerie. Le porteur présente le but comme une méthode "sans douleur qui pourrait prédire la sévérité d'un cancer" chez les patients, et la met au point en introduisant dans la tumeur de chaque souris le capteur qui sert de mesure de référence.

Objectifs

Les tumeurs solides sont principalement composées de cellules et d'autres éléments comme les fibres de collagène, qui affectent leurs caractéristiques physiques. Certaines caractéristiques sont connues pour rendre la tumeur plus sévère et plus résistante aux traitements médicaux. Parmi ces propriétés, seule la dureté de la tumeur peut actuellement être mesurée de manière précise et non invasive en imagerie. Il est alors intéressant de développer des techniques pouvant mesurer les autres caractéristiques tumorales, pour évaluer la sévérité tumorale de manière plus précise. La technique envisagée dans ce projet est l’élastographie par imagerie par résonance magnétique (IRM) sous compression. L’élastographie est la mesure des propriétés mécaniques du tissu comme l’élasticité, la dureté, etc… On utilise un dispositif vibrant pour générer des ondes à travers le tissu d’intérêt. Pour acquérir l’image de ces ondes qui se déplacent, on peut utiliser l’IRM (dont les images sont créées grâce à des champs magnétiques) ou l’échographie (dont les images sont créées grâce à des ultrasons). On peut également mesurer des propriétés plus complexes en réalisant un examen d’élastographie sous compression, c’est-à-dire en appuyant de manière continue sur le tissu pendant l’examen d’imagerie. Des études utilisant l’élastographie échographique sous compression ont été menées sur le foie en dehors du corps et ont montré que ces propriétés étaient liées à la manière dont sont organisées les fibres à l’intérieur du cancer, ce qui affecte sa sévérité. Le but de ce projet est de transposer cette méthode développée avec les ultrasons vers l’IRM. Ce type d’imagerie informe sur un volume entier, ce que ne fait pas l’échographie. Il y aura ainsi une information complémentaire et une meilleure précision dans les mesures. Cette nouvelle technique sera appliquée sur des tumeurs implantées chez la souris, avec deux modèles différents : des tumeurs du sein et des tumeurs du pancréas. Les valeurs obtenues seront ensuite comparées à des données provenant de la microscopie pour valider l’utilisation de cette méthode pour déterminer l’organisation des tissus et la sévérité de la tumeur. La validation de la méthode sera d’autant plus assurée que ces deux modèles possèdent des compositions et des propriétés physiques différentes. Cela permettra d’offrir une méthode sans douleur qui pourrait prédire la sévérité d’un cancer et adapter ensuite le traitement donné au patient.

Bénéfices attendus

Ces travaux permettront d’approfondir les connaissances fondamentales relatives aux propriétés mécaniques du cancer. En particulier, l’objectif est d’obtenir des marqueurs non-invasifs d’imagerie pouvant indiquer la sévérité tumorale qui est liée à la fois à la composition de la tumeur et à sa pression. Cette étude pourra notamment permettre de définir de nouvelles méthodes d’imagerie afin d’aider le clinicien dans le diagnostic du cancer et, également, adapter le traitement aux caractéristiques de la tumeur.

Procédures

Dans un premier temps, les animaux seront anesthésiés pour une injection unique des cellules tumorales en sous-cutané dans le flanc. Cet acte aura une durée totale de 10 min par animal. Les animaux seront observés de manière bihebdomadaire pendant la croissance tumorale. Une fois que la tumeur aura atteint une taille suffisante (environ 2 à 3 semaines après l’injection des cellules), un examen complet sera effectué. Il comprendra un examen d’imagerie IRM, un examen d’imagerie échographie et une mesure de la pression tumorale, tous réalisés au sein d’une même anesthésie gazeuse. Pour la mesure de la pression tumorale, un capteur de pression ressemblant à une aiguille sera introduit au centre de la tumeur pour obtenir des mesures de pression qui seront comparées avec les mesures d’imagerie. Cette comparaison permettra de valider l’intérêt de l’imagerie IRM et échographie comme méthode de mesure de pression non-invasive. Au total, cette intervention aura une durée de 2h pour chaque animal, avec environ 1h15 d’acquisition d’images IRM, 30 min d’acquisition échographique et 15 min de mesures de pression.

Impact sur les animaux

Des cellules tumorales seront injectées dans le flanc droit de l’animal, ce qui peut occasionner un stress ou une légère douleur au point d’injection. La croissance tumorale peut engendrer une gêne, voire une perte de poids pour l’animal. Cette perte de poids sera en revanche limitée, car surveillée deux fois par semaine. De plus, la taille de la tumeur ne devrait pas excéder les 1000 mm3, ce qui limite de potentiels effets indésirables sur la mobilité de l’animal. Le fait d’être maintenu immobile pour l’imagerie et passer à l’intérieur d’un tunnel d’IRM avec un diamètre réduit peut être une source de stress pour l’animal. Cependant, les examens d’imagerie seront réalisés sous anesthésie, ce qui limitera le stress que l’examen peut engendrer. L’animal est surveillé et maintenu au chaud quand il est sous anesthésie, et la durée est limitée le plus possible, pour éviter d’éventuels effets indésirables de l’anesthésie tels que l’hypothermie (refroidissement de l'animal) et la diminution du rythme respiratoire.

Devenir

A la suite de l’examen complet (imageries et mesure de pression), les animaux seront euthanasiés et la lésion tumorale sera disséquée. Des analyses d’histologie seront réalisées pour obtenir des informations sur la composition tumorale. Ces analyses consistent en des coupes fines de la tumeur qui seront passées au microscope pour quantifier les éléments (cellules, fibres de collagène) qui composent la tumeur. Ces données seront corrélées avec les mesures obtenues en imagerie.

Remplacement

A notre connaissance, il n’y a pas d’alternatives en dehors d'un système vivant (construction de cellules ou morceaux de tumeurs) ou de modélisation numérique qui ont été validées et qui peuvent être utilisées comme solution de remplacement. Afin de valider l’imagerie comme solution non-invasive de mesure de la pression tumorale, les mesures doivent être effectuées sur des modèles animaux afin de reproduire l’environnement hétérogène et les propriétés tumorales qui pourront être retrouvés en clinique chez les patients atteints de lésions tumorales.

Réduction

Les dispositifs d’imagerie utilisés dans ce projet ont déjà été validés en amont, ce qui évite d’avoir une phase de test et de validation sur petit animal. Le nombre d’animaux par groupe a été défini selon des données obtenues précédemment et les données de la littérature.

Raffinement

En plus du suivi quotidien standard, un suivi clinique aura lieu deux fois par semaine : l’état de l’animal sera noté à l'aide d'une grille de score, avec surveillance du poids, de son apparence, de son comportement et de la taille de la tumeur. En cas d’atteinte des points-limites, l’animal sera euthanasié. En cas de score intermédiaire, une injection d’antidouleur sera réalisée et le suivi clinique sera réalisé quotidiennement. Tous les examens seront effectués sous anesthésie gazeuse afin de limiter la douleur et le stress provoqués par les examens. La durée des examens sera réduite au maximum (temps total prévu de 2 heures au maximum) et tous les examens seront réalisés au cours de la même anesthésie pour éviter plusieurs anesthésies successives. Les animaux seront maintenus dans des cages de cinq maximum afin qu’ils aient suffisamment d’espace et qu’ils maintiennent un comportement social. Du matériau favorisant la nidification leur sera fourni. Les animaux seront hébergés en animalerie avec un statut adapté et manipulés sous hotte.

Choix des espèces

Les souris ont été choisies pour cette étude, car elles permettent de greffer en sous-cutané des modèles de tumeurs humaines. Les dispositifs d’imagerie ont été développés pour les souris. De plus, la plupart des études d’imagerie sur tumeurs greffées en sous-cutané ont été réalisées sur des souris et il est donc plus aisé de trouver des informations dans la littérature scientifique. Les animaux seront utilisés au stade adulte (au moins 8 semaines) afin de bénéficier d’animaux plus grands et plus à même de supporter les lésions tumorales étudiées. De plus, les cancers du sein et du pancréas sont généralement observés chez des patients adultes.

2 500 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des cellules leucémiques, murines ou humaines, leur sont injectées, puis elles reçoivent des composés par de multiples voies avec suivi par bioluminescence sous anesthésie et prélèvements sanguins, dont l'amputation de l'extrémité de la queue, pour évaluer des candidats médicaments contre la leucémie. Le porteur décrit une dégradation possible, baisse d'activité, respiration difficile, perte de poids et impossibilité de s'alimenter à mesure que la leucémie progresse. Il juge le recours à l'animal "incontournable" au motif qu'aucun modèle in vitro ou in silico ne reproduit la pharmacocinétique dans un organisme complet.

Objectifs

Ce projet consiste à évaluer de nouveaux traitements pour les leucémies, dont les besoins sont non satisfaits, chez la souris dans des modèles orthotopiques (i.e. injection de cellules cancéreuses au site correspondant à celui de la tumeur d’origine). Pour ces modèles, des cellules cancéreuses soit d’origine murine (syngénique) soit d’origine humaine (xénogreffe) seront inoculées à l’animal par voie systémique (i.e. intraveineuse ou intrapéritonéale). En fonction des cellules injectées, des souris immunocompétentes, immunodéficientes ou humanisées pour le système immunitaire seront utilisées. Les études consistent à administrer le ou les composé(s) à potentiel thérapeutique à des souris porteuses de tumeur, puis à mesurer l’évolution du cancer, les niveaux de biomarqueurs, les concentrations sanguines et/ou tissulaires du composé d’intérêt. Les mesures de concentrations du composé permettront d’établir un modèle entre la pharmacodynamie et pharmacocinétique du composé, indispensable pour la détermination des doses à utiliser dans les études d’efficacité, de toxicologie réglementaire et enfin de prédire les doses des phases de preuve de concept en développement clinique chez l’homme. Le suivi de l’évolution du cancer permettra d’évaluer l’efficacité du ou des composé(s). Celui-ci sera réalisé par imagerie non-invasive de bioluminescence sur animal anesthésié ou par cytométrie en flux sur des échantillons sanguins (prélèvement non terminal). Des prélèvements tissulaires post-mortem pourront être réalisés pour des analyses ex vivo complémentaires : histologiques, par cytométrie en flux…

Bénéfices attendus

Les leucémies sont des cancers du sang qui ne touchent pas seulement les enfants, mais également les adultes. Il existe plusieurs types de leucémie. La classification se fait selon la rapidité d’évolution de la maladie (aiguë ou chronique) et selon les cellules souches de la moelle osseuse à partir desquelles elle se développe (myéloïdes ou lymphoïdes). Toutes les leucémies prennent naissance dans la moelle osseuse et se caractérisent par une prolifération incontrôlée des cellules. Cette surproduction de globules blancs anormaux envahit la moelle osseuse, empêche les globules blancs normaux d’arriver à leur maturité pour assurer leur rôle. Les globules blancs anormaux finissent par se déverser dans le sang au détriment des globules blancs normaux. Environ 9 000 personnes sont touchées chaque année en France. Les leucémies représentent 29 % des cas de cancer diagnostiqués chez les moins de 15 ans et 14 % des cancers qui se développent à l’adolescence selon l’Institut National du Cancer. La proportion de personnes atteintes dans la population mondiale est de 1 à 2 cas pour 100 000 personnes. Si ces pathologies sont de mieux en mieux prises en charge, elles restent dévastatrices. En effet, selon leur type, les leucémies ne constituent pas un cancer de bon pronostic. La survie des leucémies aiguës est basse (survie de 19% pour les leucémies aiguës myéloïdes à 5 ans). Ce qui souligne l’inefficacité des traitements actuels et la nécessité de développer de nouvelles thérapies. Les procédures qui constituent ce projet s’inscrivent dans le cadre du développement de nouvelles stratégies thérapeutiques innovantes. A court terme, elles permettront de prédire l’efficacité de nouveaux candidats médicaments. A plus long terme, ces procédures constitueront la base pour un traitement applicable à l’Homme en déterminant les doses efficaces qui pourraient être administrées chez les patients.

Procédures

Les gestes techniques concernant tous les animaux : • Tatouage (1 fois ; 2 min) sur animal vigile • Injection des cellules leucémiques (1 fois) sur l’animal vigile par injection intrapéritonéale (30 sec) ou intraveineuse via la veine caudale (30 sec) ou sur l’animal anesthésié par inhalation d’anesthésique gazeux par voie intraveineuse via le sinus rétro-orbital (30 sec) • Pesée (maximum 1 fois par jour sur la durée du protocole ; 30 sec) sur animal vigile. Les gestes techniques concernant tous les animaux ou en partie (dépendra des demandes clients) : • Administration intrapéritonéale (maximum 1 fois par jour sur la durée du protocole ; 30 sec) sur animal vigile • Suivi de la croissance tumorale par bioluminescence (maximum 3 fois par semaine sur la durée du protocole ; 15 min à 1h) sur animal anesthésié par inhalation d’d’anesthésique gazeux • Prélèvements de sang (30 sec) : la fréquence dépendra là encore des demandes clients mais elle sera adaptée en fonction du volume prélevé en accord la législation en vigueur Les sites seront la veine submandibulaire sur animal anesthésié par anesthésie gazeuse, ou veine caudale, ou amputation unique de la queue (coupe 1 à 2 mm sur l'extrémité non innervée de la queue) sur animal vigile. • Administrations des composés à potentiel thérapeutique : la fréquence dépendra là encore des demandes clients mais elle sera en accord avec la législation en vigueur. Les voies envisagées sur animal vigile seront les voies (30 sec) : per os, intrapéritonéale, sous-cutanée, intraveineuse via la veine caudale ou intramusculaire. Les voies possibles sur animal anesthésié par inhalation d’anesthésique gazeux seront intradermique (1 min) ou intraveineuse via le sinus rétro-orbital (30 sec).

Impact sur les animaux

Ces modèles peuvent engendrer une dégradation de l’état de santé de l’animal pouvant se traduire principalement par une diminution de l’activité motrice mais peuvent aussi également survenir une respiration difficile, une perte de poids, une pilo-érection et/une altération des fonctions normales (impossibilité de s’alimenter). Ces effets apparaissent potentiellement au fur et à mesure de l’évolution de la leucémie. Les animaux peuvent être également soumis à des anesthésies répétées ce qui peut constituer une nuisance.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à l’issue des études afin notamment de prélever des organes d’intérêts qui feront l’objet d’analyses (ex : dosage de biomarqueurs, dosage des concentrations des composés à potentiel thérapeutiques …). Les modèles décrits ne permettent pas la réutilisation des animaux.

Remplacement

Principalement 2 approches sont utilisées pour mimer les événements biologiques associés aux processus de cancer : une approche in vitro, basée sur l’utilisation de lignées cellulaires ou de cellules cancéreuses isolées et des approches in vivo, basées sur l’utilisation d’animaux de laboratoire, chez lesquels des cellules cancéreuses sont inoculées. Les modèles in vitro ne recréent ni la diversité de l’environnement des tumeurs, ni la difficulté pour une molécule testée d’atteindre les cellules cibles. Ces limitations rendent incontournables le recours à l’expérimentation animale pour tester l’efficacité de nouvelles molécules antitumorales. De plus, à notre connaissance, il n’existe pas de modèles in silico ou in vitro qui permettent de modéliser la relation pharmacodynamique et pharmacocinétique dans un contexte tumoral. L’écosystème nécessaire pour la pharmacodynamie et la pharmacocinétique intègre de nombreux tissus et organes : système digestif, système circulatoire, système rénal, système immunitaire intégral, système nerveux périphérique et central. Seul un modèle animal peut permettre d’étudier les interactions entre des composés à potentiel thérapeutique et ces différents systèmes biologiques très complexes.

Réduction

L’évolution de la leucémie sera suivie au cours du temps par imagerie de bioluminescence ou prélèvement sanguin non-terminal. L’utilisation de ces techniques non-invasives permet d’observer au cours du temps un seul animal simplement anesthésié, là où l’information devait être obtenue par euthanasie et autopsie de multiples individus à chaque stade d’une seule étude permettant ainsi de réduire sensiblement le nombre d’animaux. De plus, d’une manière générale, les composés auront préalablement été évalués de manière extensive sur une batterie de tests in sillico et in vitro. Ces tests permettent de prédire le profil pharmacocinétique du composé (ex : lipophilie, absorption, distribution, métabolisme), de déterminer les caractéristiques d’interaction du composé avec la cible d’intérêt (ex : un récepteur, une enzyme). En outre, le profil pharmacocinétique chez le rongeur aura aussi été déterminé. De nombreux composés auront donc été éliminés du fait de leur faible performance sur ces tests. La probabilité d’observer une activité sur les modèles de ce projet sera par conséquent élevée. Le nombre d’animaux prévu pour ce projet se base principalement sur les données de la littérature et peuvent également se baser sur les données de mise en place des modèles, notamment des analyses de puissance statistique et des tests de détermination de la taille des groupes expérimentaux.

Raffinement

Les animaux seront hébergés dans des locaux conformes aux standards règlementaires de la directive n°2010/63/UE. Les locaux d’hébergement font l’objet de surveillance sanitaire régulière par le biais de contrôles environnementaux, des systèmes d’hébergement et d’animaux sentinelles. Les animaux seront groupés sans des cages contenant de l’enrichissement et des matériaux spécialisés pour faciliter la nidification. Le nombre de manipulations sur l’animal sera réduit au strict nécessaire. Les procédures générant inconfort ou stress se feront systématiquement sous anesthésie. En cas d’apparition de signe de douleur, un analgésique adapté est donné par voie SC ou en gel alimentaire pour couvrir une période de 24 h. Si les signes devaient perdurer ou si l’utilisation de l'analgésique n’est pas possible (interaction médicamenteuse pour les animaux sous traitement), l’animal serait euthanasié. Au fur et à mesure des données collectées, des points limites prédictifs et spécifiques pour chaque modèle seront définis basés sur l’intensité de bioluminescence et/ou le % des cellules leucémiques et/ou normales. Les animaux feront l’objet d’une surveillance clinique et sanitaire journalière sur la durée de la procédure. Une fiche de suivi des signes cliniques a été mise en place. Elle permet d’établir un score pour évaluer l’état général de l’animal et en fonction du total des scores des mesures sont appliquées. Ainsi, à partir d’un total de 2, les gavages seront suspendus (si applicable), à partir d’un score de 4, un suivi vétérinaire sera mis en place avec une surveillance renforcée des animaux et des mesures complémentaires seraient prises telles que aliment humide au sol, ajout d’enrichissement... et à partir d’un total de 6, l’animal sera euthanasié. De plus, si un animal atteint un des points limite établis, il sera immédiatement euthanasié.

Choix des espèces

La grande majorité des modèles et techniques utilisés dans la recherche médicale et pharmaceutique ont été décrits chez le rongeur. Des données sur les modèles de leucémie chez la souris existent déjà dans la littérature et peuvent être utilisées pour la mise en place des modèles et aider à l’avancement des projets (doses de cellules, effets de molécules de références etc.). La souris est un modèle d’étude de choix car : 1/ sa petite taille facilite la manipulation en particulier pour le suivi de croissance tumorale avec l’imagerie in vivo (ou plusieurs souris peuvent être placées en même temps dans l’appareil d’imagerie), et 2/ la biodisponibilité des souris immunodéficientes (nécessaires pour l’utilisation de cellules humaines). Adulte : les données de la littérature indiquent clairement que les rongeurs adultes représentent des modèles fiables pour l’évaluation de l’efficacité de composés dans le domaine du cancer.

702 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une tumeur est greffée sur leur flanc, puis elles reçoivent sous anesthésie quatre à neuf injections d'un vaccin, d'anticorps ou d'adjuvant, y compris directement dans la tumeur, pour étudier une immunothérapie anticancéreuse à base de complexes protéines-ARN. Le porteur décrit une inflammation transitoire et une gêne modérée liée à la tumeur, et affirme n'attendre aucune toxicité du vaccin. Il conclut qu'un "organisme entier" est nécessaire et qu'aucun milieu artificiel ne recrée la complexité de la réponse immunitaire.

Objectifs

Ce projet a pour but d'étudier une nouvelle classe d'immunothérapie anticancéreuse basée sur des complexes protein-ARNs. Le but est d’optimiser le potentiel thérapeutique d'une autoimmunité ciblée contre la tumeur et de mieux comprendre les conditions requises pour l’efficacité de cette thérapie. Les études mettront en lumière le mode d'action, et aideront à optimiser la formulation de cette nouvelle classe en vue de réaliser des essais ensuite chez l'homme.

Bénéfices attendus

Connaissances fondamentales. Ce projet contribuera à une meilleure compréhension du potentiel thérapeutique des complexes proteines-ARNs et des mécanismes impliqués dans la rupture de la tolérance. Ces résultats bénéficieront à la communauté scientifiques et potentiellement aux immunologistes travaillant sur le cancer et les maladies immunitaires déclenchées par les auto-antigènes. Connaissances appliquées : Le but ultime du projet est le traitement de patients humain.

Procédures

Nuisances modérées: Vaccinations/injections sous anesthésie générale et presence d'une tumeur sur le flan. Toutes les injections se font sur animaux anesthésiés. Injection du vaccin ( A injection durant 1 min par jour. 4 à 9 injections dans la peau au total). Injections d'anticorps dans la cavité abdominale (1 injection durant 1 min par jour. 4 à 9 injections au total ). Injections d'adjuvant et/ou d'anticorps pour mobiliser une réaction inflammatoire dans une tumeur (1 injection durant 1 minute par jour. 1 à 9 injections directement dans la tumeur). Mesure de la taille de la tumeur 2-3 fois par semaine (durée 2 minutes). Prelèvements après euthanasie.

Impact sur les animaux

Le vaccin n'est pas toxique. Une inflammation transitoire peut être observée. La tumeur sur le flan peut povoquer une gêne modérée. Les injections d'anticorps sous anethésie ne crééent pas de nuisance perceptibles sur le plaln clinique, mais seulement des effets mesurable sur le plan cellulaire et moléculaire (comme chez l'homme).

Devenir

Tous les animaux sont euthanasiés en fin de procédure pour prélever les organes (rate, sang, tumeur si présente).

Remplacement

Un organisme vivant est nécessaire pour étudier les acteurs mis en jeu dans le développement du vaccin. Il n’est pas possible de recréer, en milieu artificiel, la complexité d’un organisme entier avec tous les acteurs cellulaires rentrant en jeu dans la réponse immunitaire.

Réduction

Le nombre minimum nécessaire et suffisant a été scrupuleusement déterminé par calcul statistique. A cause des variabilités inter-animales et intergroupes, un nombre trop restreint d’animaux engendrerait des résultats trop variables et non valides.

Raffinement

Dans la réalisation de ce projet, l’ensemble des procédures ont été mise au point afin de permettre une interprétation fiable dans le respect du bien-être animal. Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation, les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum. Le milieu est enrichi à l’aide de coton de nidification ou de maison de type igloo. Nous nous efforçons à chaque instant de raffiner nos procédures afin de garantir le bien-être des animaux en cours de procédure grâce à une surveillance attentive et des soins adaptés. Des points limite précoces ont été définis et seront strictement appliqués. Les animaux seront observés et pesés quotidiennement.

Choix des espèces

Justification de l’espèce : Un mammifère est nécessaire car le système immunitaire des non-mammifères (invertébrés...) est trop différent de l'homme. La souris est l’animal classiquement utilisé pour étudier l’efficacité d’un vaccin thérapeutique antitumoral au niveau préclinique. La souris est aussi le seul modèle où nous disposons de tous les outils appropriés et validés (anticorps et tumeur). Livraison des animaux âgés de 5 semaines et début de l’expérimentation à 6-7 semaines. Ce stade est couramment utilisé dans la littérature ce qui nous permettra de comparer nos résultats avec les données publiées. Des séries d'immunisation sur des animaux âgés de 1 an sont également prévues afin de comparer la sureté et l'efficacité sur des animaux plus âgés et suivre les effets sur l'espérance de vie.