Recherche appliquée

672 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Sous anesthésie, deux plaies dorsales leur sont créées au biopsy punch avec pose d'une attelle et de sutures, puis infectées par la bactérie Staphylococcus aureus, avant l'application d'un plasma froid ou d'un antibiotique et quatre prises de sang. Le porteur signale une douleur et une gêne au réveil, ainsi qu'un risque de blessures si les souris se grattent ou se mordent, l'objet étant de tester le plasma froid contre les bactéries résistantes des plaies. Il affirme qu'aucune alternative non animale n'existe pour cette phase et présente le porc, dont la peau est plus proche de la nôtre, comme écarté pour des raisons logistiques.

Objectifs

L’objectif est à la fois d’optimiser les technologies plasmas existantes et de développer de nouvelles technologies pour éliminer les bactéries résistantes responsables d’infections nosocomiales. Ceci est accompli dans un consortium interdisciplinaire et international qui met en synergie ses expertises démontrées. Les sources de plasma sont testées dans différents contextes pour leur efficacité antimicrobienne in vitro et in vivo en utilisant un modèle murin de plaie infectée. Des études mécanistiques sur la destruction bactérienne médiée par le plasma froid sont effectuées tandis que des échantillons de plaies provenant de patients facilement disponibles sont utilisés pour fournir du matériel réaliste pour étudier l’efficacité de cette nouvelle approche. Enfin, le traitement de plaies colonisées par des bactéries résistantes aux antibiotiques fournira les données d’une preuve de concept. Les résultats ne serviront pas uniquement à rendre prometteur l’utilisation du plasma froid contre les plaies infectées, mais également à améliorer la cicatrisation de plaies afin de lutter contre le développement de l’antibiorésistance en médecine humaine et vétérinaire. Le projet se déroule en trois étapes et feront l’objet de plusieurs demandes d’autorisation de projet. Première étape : Le premier objectif a été de mettre au point un modèle murin de plaie pseudo-chronique et de montrer l'efficacité des plasmas à froid sur la cicatrisation. Cette étape est donc validée et a permis de mettre en place le modèle de chirurgie, les soins à la douleur et le traitement à plasma froid.

Bénéfices attendus

Au sein du projet global, il est attendu que l’utilisation de plasma froid avec différents gazs soit efficace pour lutter contre l’infection par des bactéries résistantes aux antibiotiques ou pas et pour améliorer la cicatrisation des plaies présentant un déficit cicatriciel. Cela se traduirait notamment par une baisse significative de la colonisation bactérienne de la plaie, et une éventuelle accélération de la cicatrisation des plaies. Un nouveau dispositif à plasma sera également utilisé et ses effets seront comparés à ceux du plasma de référence, déjà utilisé dans des cas cliniques en Allemagne. Il est attendu que ce nouvel outil soit aussi efficace, sinon plus, que le plasma de référence quant à la désinfection et la cicatrisation des plaies, car il permettrait de traiter une surface de plaie plus importante plus rapidement et d’augmenter l’efficacité de la réponse immunitaire. A plus long terme, cela pourrait permettre de généraliser l’utilisation de divers dispositifs à plasma à l'être humain, chez des patients souffrant de troubles de la cicatrisation (diabète, immunodépression, etc.) ; mais aussi de lutter contre l’antibiorésistance s’installant notamment sur ces plaies dans le cas d’infections nosocomiales. Cela pourrait également offrir des opportunités de traitement dans divers domaines (chirurgie, ophtalmologie, oncologie, etc.). La généralisation de l’utilisation de cette technologie pour entièrement décontaminer du matériel médical en milieu hospitalier pourrait être envisagée.

Procédures

Des puces d’identification dorsales seront injectées en sous-cutané à tous les animaux, sous anesthésie (5 minutes par animal). Les animaux seront soumis à une anesthésie générale et à la chirurgie visant à créer les plaies chroniques (biopsy punch et pose de l’attelle avec points de suture, 20 minutes par animal). 4 prises de sang à la veine submandibulaire seront effectuées sur chaque animal tout au long de l’expérience à l’aide d’une aiguille. Tous les animaux seront vigiles (2 minutes par animal). Pendant 3 jours après la chirurgie, tous les animaux recevront des injections d’analgésiques en sous-cutané pour gérer la douleur au maximum (2 minutes par animal). Les plaies des animaux seront infectées par Staphylococcus aureus (dépôt de solution non invasif, 5 minutes par animal). Des prélèvements seront effectués à la surface des plaies de chaque animal à l’aide d’un coton-tige (10 secondes par animal). Les traitements plasma à froid ou avec antibiotique seront appliqués sur les plaies (5 min par animal vigile).

Impact sur les animaux

Une légère douleur localisée et un léger mal-être pendant quelques secondes après l’injection de la puce d’identification pourrait être observés. Suite à la création des deux plaies dorsales, une douleur et une gêne possible dans les déplacements sont attendues au reveil de l’animal sans analgésie. Si les souris se grattent ou se mordent, des blessures pourraient apparaitre sur le dos ou les flancs. La contention lors des prises de sang peut engendrer du stress pour l’animal. Une légère douleur localisée et un léger mal-être pendant quelques secondes après la prise de sang pourrait être observés. Une légère douleur localisée et un léger mal-être pendant quelques secondes après la prise de sang pourrait être observés. Des symptômes de l’infection pourraient être observés après l’inoculation de S. aureus.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort soit les 672 souris. Des prélèvements de tissus seront effectués post-mortem pour la partie histologie (zone de biospsie et rate) pour l'analyse biologique de la reconstruction de l'épiderme cutané, ainsi que des prélèvements de la surface de la plaie pour analyses bactériologiques. La décision est prise par les responsables scientifiques et concepteurs.

Remplacement

Il n’existe pas d’alternative non animale pour cette partie du projet, puisque l’objectif est d’évaluer l’efficacité des plasmas à gaz sur l'infection et la cicatrisation d’une plaie en vue d’une standardisation de son utilisation chez l’être humain. Ainsi, il n’est pas possible de remplacer les animaux par un modèle in vitro. Les premières expériences du projet global sont des expériences in vitro qui ont confirmé la nécessité d’une phase in vivo pour obtenir des résultats supplémentaires et plus précis quant à l’objectif final : la phase clinique.

Réduction

Les volumes de sang à prélever par animal et leur fréquence étant contraints, les volumes prélevés à chaque prise de sang seront « poolés » par 2 (même couple d'animaux pour chaque prise de sang). Le nombre d’animaux est calculé au plus juste à l’aide d’outils statistiques et en s’appuyant sur les données de la littérature et l’expérience des différents partenaires de ce projet. L’étude statistique sera faite sur la base d’un test non paramétrique pour l’étude de la réponse immunitaire et de l’effet de l’infection sur les dérivés oxygénés produits notamment. Deux plaies dorsales seront réalisées sur chaque animal. Cela permet de réduire le nombre d'animaux car le nombre d’échantillons par animal est multiplié par deux, plutôt que de n’avoir qu’une seule plaie plus étendue par animal.

Raffinement

Dès l'arrivée des animaux à l’animalerie, une semaine d’acclimatation est prévue pour permettre l'adaptation des animaux à leur nouvel environnement. Les animaux seront surveillés 2 fois par jour à partir du jour de la chirurgie (J0) : relevé télémétrique de la température de J0 à J10, signes cliniques tels que le poids, l’aspect du faciès et le comportement général. En cas de mal-être suspecté, de la nourriture sera déposée sur le sol de la cage pour limiter les efforts nécessaires aux animaux. Pour éviter toute souffrance, les animaux seront euthanasiés par inhlalation contrôlée de CO2 dès que leur état état clinique se dégradera en dépit du traitement analgésique mis en place. En particulier, l’expression de trois des signes cliniques suivants sur une période de 24h entrainera leur mise à mort : hypothermie, de J0 à J2, hyperthermie de J2 à J10, comportement anormal, prostration, amaigrissement (>15%), poil hérissé, isolement, diarrhée. Les souris bénéficient d'un enrichissement social et physique (objets en cellulose pour faire un nid et objet à ronger). Les souris sont hébergées 4 par cage dans une animalerie A2 en portoirs ventilés. Afin de diminuer la douleur de l'injection de la puce, les animaux seront sous anesthésie générale et un léger massage au niveau de la zone d’injection est effectué. Pour la partie chirurgie et le suivi post-opératoire : Période préopératoire : injection pré-opératoire 'un analsgésique (0,1 mg/kg, SC), au moins 20 minutes avant le début de la chirurgie, maintien au chaud sous lampe chauffante Période opératoire : anesthésie gazeuse : 4% pour l’induction, 1-2% pour le maintien, sur tapis chauffant Période postopératoire : injection post-opératoire immédiate d'un anti-inflammatoires non stéroïdiens (10 mg/kg, SC), maintien au chaud sous lampe chauffante. Injection d'un anti-inflammatoires non stéroïdiens (même dose) le soir. Injection d'un anti-inflammatoires non stéroïdiens (10 mg/kg SC, 1 fois/jour, à J1 et J2). Injection d'un analsgésique (même dose) (2 fois/jour, à J1 et J2), voire J3 en fonction du résultat de l'évaluation de la douleur, si elle n'est pas contrôlée par le méloxicam. Visite animalier matin et soir de J0 à J10. En cas d’hypothermie, les souris seront placées sous une lampe chauffante n’émettant pas de lumière. Après chaque prise de sang, une récompense positive alimentaire de type bouchés fruitées ou des rondelles de bananes sèches ou popcorn sera réalisée.

Choix des espèces

La souris est l’animal le plus utilisé en expérimentation animale, en particulier quand il s’agit d’expériences impliquant un dispositif médical. Puisque l’objectif est de généraliser l’utilisation du plasma à froid à l’être humain, le porc aurait pu être choisi car la structure de l’épiderme est plus proche de la nôtre. Cependant, il est tout de même préférable de commencer par des expérimentations sur souris d’un point de vue logistique et statistique. Age des souris = 6-7 semaines pour la lignée de référence (déjà validée pour la chirurgie et l'infection à S. aureus). Les souris doivent être de jeunes adultes pour avoir la place de faire les biopsies (décrits dans les modèles publiés) et avoir un système immunitaire mature. Age des souris = 12-13 semaines pour la lignée diabétique Les souris doivent présenter un diabèté confirmé au moment de la réalisation des plaies pour mimer au mieux ce qui se déroule chez le patient.

15 946 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des femelles gestantes subissent une laparotomie au cours de laquelle l'utérus est exposé et chaque embryon transpercé par un capillaire de verre avant l'application d'un courant électrique, technique d'électroporation in utero destinée à modifier l'expression de gènes dans le cerveau en développement. Les femelles sont tuées pour collecter embryons et nouveau-nés, ces derniers subissant une injection dans le cerveau ou une perfusion intracardiaque terminale, tous étant tués pour prélever les cerveaux. Le porteur affirme que la complexité du cortex ne peut pas être recréée in vitro et conclut à la nécessité de la souris.

Objectifs

Notre recherche est orientée vers l’étude de la physiopathologie des maladies neuro-développementales d’origine génétique. Un grand nombre de gènes y ont été reliés. Notre objectif est de comprendre les rôles de ces gènes dans les cellules du système nerveux central et les mécanismes physiopathologiques impliqués dans ces maladies. Chez certains patients avec des maladies du développement cortical, il existe des mutations dans des gènes qui montrent une forte probabilité d’être la cause de la maladie. Ces pathologies sont associées aussi bien à des défauts de prolifération, de migration et de différenciation neuronale. Comprendre les mécanismes par lesquels la mutation entraine la pathologie est essentiel pour faciliter le diganostic d’autres maladies et envisager un traitement. Pour comprendre ce qu’il se passe dans les neurones, nous allons adopter une approche génétique visant à modifier l’expression ou la fonction des molécules étudiées. Nous utiliserons l’électroporation in utero chez la souris. Cette technique permet l’introduction de matériel génétique contrôle et muté dans les cellules progénitrices de la zone ventriculaire du cerveau en développement, permettant donc l’étude de la structure, de la fonction et du développement du système nerveux central. Elle offre l’avantage d’un contrôle spatio-temporel de la délivrance d’ADN, permet des études de perte et de gain de fonction et est simple, rapide et efficace. On pourra ainsi étudier l’effet d’un gène : # sur la prolifération : électroporation au stade embryonnaire (un seul stade par gène selon le pic d’expression du gène étudié) et analyse du devenir des cellules modifiées 1 ou 2 jours plus tard. Dans ce cadre, les mères recevront une ou deux injection(s) nous permettant des analyses de données plus fines# sur la migration des neurones : électroporation au stade embryonnaire et analyse du devenir des cellules modifiées 3 ou 4 jours après # sur la différenciation et la connectivité neuronale en introduisant le gène d’intérêt au stade embryonnaire et en analysant 2, 4, 8 ou 21 jours après la naissance .

Bénéfices attendus

Notre étude permettra de comprendre la fonction de protéines ou d'autres molécules impliqués dans le neurodéveloppement et les mécanismes par lesquels leur déplétion ou surexpression conduit à des troubles du neurodéveloppement. Ce projet aura des retombées pour les patients. En effet, notre collaboration avec des cliniciens nous permet de tester par cette approche des variants retrouvés chez des patients présentant des maladies du développement du cerveau. Comprendre les mécanismes peut permettre d’envisager des pistes thérapeutiques.

Procédures

Les femelles gestantes vont subir une injection d’analgésique (environ 5 secondes), suivie d’une chirurgie abdominale (laparotomie) et leur utérus va être exposé et transpercé par un capillaire en verre très fin à plusieurs reprises (une fois pour chaque embryon, pour une durée de 1 à 10 secondes pour chaque embryon). La durée totale de la chirurgie n'exèdera pas 45 minutes ( en moyenne 25 minutes pour un chirurgien expérimenté). Un courant électrique sera appliqué sur la paroi utérine, en 5 pulses de 50 ms espacés de 1 seconde (temps total entre 5 et 6 secondes par embryon). Elles seront par la suite placées dans des cages isolées. Certaines recevront une ou deux injections (5 secondes) 1-2 jours après la chirurgie. Les souriceaux vont subir une injection dans le cerveau avec un capillaire en verre très fin au stade embryonnaire (entre 1 et 10 secondes). Certains nouveaux nés vont subir une injection d’analgésique (environ 5 secondes) puis d’un anesthésique (environ 5 secondes) avant de subir une chirurgie de perfusion intracardiaque terminale sous anesthésie profonde.

Impact sur les animaux

La barrière cutanée des femelles gestantes donc rompue en plusieurs endroits (site d'injection dans le dos entre les omoplates, aiguille très fine, cicatrice de la laparotomie sur le ventre), il en résulte une plus grande sensibilité aux éventuelles infections. Elles seront par la suite placées dans des cages isolées et de ce fait privées de congénères pendant quelques jours de convalescence. Certaines recevront une ou deux injections sous cutanées 1-2 jours après la chirurgie, pouvant entrainer un stress et d'autre(s) rupture(s) le la barrière cutanée. Les souriceaux vont subir une injection dans le cerveau avec un capillaire en verre très fin aux stades embryonnaires ainsi que l'application d'un courant électrique sur leur tête. Certains nouveaux nés vont subir une injection d’analgésique puis d’un anesthésique (pouvant entrainer du stress) avant de subir une chirurgie terminale de perfusion intracardiaque.

Devenir

Tous les animaux sont mis à mort à la fin du projet. Les femelles sont mises à mort pour collecter les embryons ou dès collecte des nouveaux nés. Les embryons ou nouveaux nés sont mis à mort pour collecter les cerveaux.

Remplacement

L’utilisation de l’expérimentation animale pour nos travaux est rendue nécessaire par la complexité de l’environnement cortical qui ne peut pas être recréé par des approches in vitro. Le développement du cerveau est très bien caractérisé chez la souris, ce qui nous permet de déterminer efficacement les effets de l’altération de gènes sur le développement embryonnaire cortical.

Réduction

Nous garderons à l’esprit notre responsabilité de diminuer au maximum le nombre d’animaux expérimentés tout en atteignant la significativité statistique. Pour minimiser le nombre d’animaux utilisés, aucune nouvelle expérience ne sera effectuée avant qu’une analyse complète des précédentes ne soit réalisée. Les experiences (prolifération, migration, maturation) seront choisies en fonction de la nature du gène étudié, son profil d’expression et du phénotype observé chez les patients. Aussi toutes les expériences ne seront pas systèmatiquement éffectuées. Seules celles relevantes seront faites. En ce qui concerne les études post-natales, et afin de réduire le nombre total d’animaux utilisés et d’éviter le cannibalisme des souris, nous avons adapté nos croisements pour obtenir des souris moins agressives et meilleures nourrices. La bonne maitrise de la technique chirurgicale acquise par l’équipe tout au long de ces dernières années permet d’avoir un temps de chirurgie de moins de 30 minutes et un bon taux de survie des embryons (40-80%) ce qui limite fortement le nombre de femelles gestantes manipulées. Nous prévoyons aussi dans cette étude 10 femelles gestantes pour la formation de nouveaux expérimentateurs afin de nous assurer de leur succès et d’un bon taux de survie.

Raffinement

Nous prendrons en compte avec la plus grande attention le bien être de nos animaux. L’élevage et la reproduction de nos animaux se font dans un environnement contrôlé permettant une réduction du stress pour l’animal. Avant le début de l’expérience, les femelles reçoivent une injection d'analgésique 30 minutes avant l’anesthésie. Durant l’expérimentation les femelles gestantes sont anesthésiées par voie gazeuse. Leurs yeux sont protégés de la deshydratation. Nous limitons le temps de manipulation à 45 minutes sur l’animal anesthésié. Le réveil est immédiat une fois l’arrêt de l’anesthésie. Un anti-inflammatoire non-stéroïdien, est injecté à la fin de l’opération afin de prendre le relais de l’analgésique pendant 24h. L’animal se réveille dans une cage chauffée à 37°C et est surveillé régulièrement. Nous vérifions que les animaux mangent, s’abreuvent et se toilettent normalement. Les jours suivants, les animaux sont surveillés pour voir notamment si la plaie a besoin de soins et pour détecter d’éventuelles infections postchirurgicales ou autres complications. L’objectif est de prévenir toute douleur ou détresse. En cas d’infections importantes ou de douleur manifeste, les animaux sont euthanasiés immédiatement.

Choix des espèces

La technique d’électroporation dans le cerveau a été mise au point chez la souris. Cet animal de petite taille avec environ 8 embryons par animal rend cette méthode efficace. Les étapes du développement du cerveau sont très bien caractérisées chez la souris ce qui nous permet de voir les effets des mutations dans des gènes impliqués dans les maladies neuro-développementales chez l’homme. 1) Etude de la prolifération : Femelles adultes gestantes de 13 jours ou 14, stades auxquels la proliferation des progeniteurs est à son maximum. Le choix du stade se fera en fonction du profil d’expression deu gène d’intérêt (un seul stade sera retenu pour les expériences, celui avec le pic d’expression de la protéine d’intérêt) : l’électroporation du matériel génétique d’intérêt en même temps qu’un marqueur fluorescent permettra de suivre la prolifération de ces cellules. Analyse à 14 ou 15 jours de gestation, stade d’étude de la prolifération cellulaire. 2) Etude de la migration cellulaire : Femelles adultes gestantes de 13,5, 14,5 ou 15,5 jours, stades auxquels les neurones migrent le long de la glie pour atteindre leur localisation finale. L’electroporation à ces trois stades permettra de visulaiser la migration de types neuronaux diffèrents (nés à chacun de ces stades). Analyse à 18,5 jours de gestation pour les visualiser grâce à un marqueur fluorescent électroporé en même temps que le matériel génétique à étudier. 3) Etude de la maturation neuronale et connectivité : femelles adultes gestantes de 15,5 jours (stade auquel les neurones callosaux sont générés). L’electroporation des embryons à ce stade permettra d’intégrer le gène à étudier uniquement dans ces neurones et de suivre leur développement grâce à un marqueur fluorescent. Etant donné que les étapes majeures de la formation du corps calleux sont la croissance des axones, le passage dans l’autre hémisphère et la phase terminale de l’invasion par les axones du cortex contralatéral à 2, 4 et à 8 jours après la naissance respectivement et le branchement des axones à 21 jours post-natals, nous prévoyons 4 stades afin d’évaluer ces différentes étapes.

360 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des lésions précancéreuses de la prostate leur sont induites par des injections répétées, puis elles reçoivent pendant 28 jours des composés par injection intrapéritonéale ou par gavage, seuls ou combinés. Le porteur affirme que l'induction n'entraîne "pas de douleur ni de souffrance dans la fenêtre choisie" et n'attend pas d'effet indésirable des composés testés, l'objet étant de cibler une population cellulaire liée à la résistance du cancer. Il indique que des études en culture ont précédé le projet et envisage des organoïdes en trois dimensions s'ils reproduisent fidèlement les tumeurs.

Objectifs

Le cancer de la prostate est la 3ème cause de mortalité par cancer chez l'homme. Dès lors qu'il est invasif, il conduit inévitablément au décès du patient par échappement aux traitements actuels. Notre laboratoire et d'autres ont identifié des populations des cellules épithéliales résistantes aux traitements dans des modèles "souris" qui reproduisent l'évolution du cancer de la prostate chez l'homme. Par des analyses moléculaires, nos collaborateurs ont identifié des molécules régulatrices de cellules résistantes aux traitements. Ces facteurs réprésentent donc des cibles thérapeutiques potentielles pour les formes aggressives du cancer de la prostate. L'efficacité des composés chimiques ciblant ces facteurs a déjà été demontré par nos collaborateurs dans des systèmes cellulaires en culture. Nous aimerions continuer leur charactérisation dans le modèle de souris pour étudier l'effet de ces drogues sur les tumeurs prostatiques aggressives.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d'effectuer l'analyse des potentielles cibles thérapeutiques sur un modèle du cancer de la prostate aggressif.

Procédures

Les animaux seront sujets à des traitements par des injections au niveau de l'abdomen pendant 5 jours pour induire l'apparition des lésion précancéreuses prostatiques. Une fois que les lésions précancéreuses deviennent sufisamment avancées (3 ou 5 mois après injection initiale), des injections quotidiennnes d'un des composés en intra-péritonéale pendant 28 jours seront réalisées (30 souris/lot). Un autre composé sera administré aux souris par gavage tous les 3 jours pendant 28 jours (30 souris/lot). Enfin, une thérapie combinée sera également vérifiée avec un composé injecté en intrapéritonéal et l'autre - administré par gavage à la même souris (30 souris/lot). Les injections intra-péritonéales comprennent une préhension de souris et l'injection en elle-même ce qui prend environ 10 secondes. Les gavages comprennent une préhension de souris et le gavage en lui-même, environ 15 secondes sont réquises pour effectuer ce geste par le personnel formé.

Impact sur les animaux

Les injections répétitives peuvent induire l'irritation et/ou une douleur au niveau de la zone d'injection. Nous ne nous attendons pas à des effets indésirables liés aux gavages.Nous ne nous attendons pas à des effets indésirables liés aux composés administrés. L'induction des lésions précancereuses dans notre modèle de souris conduit à une augmentation de taille de prostate mais ne cause pas de douleur ou de souffrance dans la fenêtre choisie pour cette étude d'après les analyses longitudinales de cette lignée effectués dans le cadre du projet antérieur.

Devenir

Tous les animaux de l'étude seront mis à mort et sa prostate sera utilisé pour les analyses moléculaires et cellulaires.

Remplacement

Des études préliminaires ont été ménées par nos collaborateurs sur les modèles cellulaires en culture pour montrer l'efficacité des drogues sur les cellules épithéliales similaires à celles retrouvées dans notre modèle de souris. Nous allons mettre en place des cultures d'organoides (cultures cellulaires en 3D) à partir des souris non-traîtées et si ces derniers reproduisent de manière assez fidèle les charactéristiques moléculaires de nos tumeurs, nous envisageons de les utiliser davantage dans le cadre de ce projet.

Réduction

Nous prévoyons d'utiliser 30 souris par lot expérimental dont 10 souris pour les analyses histologiques, 10 souris pour les analyses de populations cellulaire et 10 souris pour les expériences sur les organoides. A l'aide des calculs statistiques, nous avons estimé que 10 souris par lot étaient suffisantes afin d'observer un effet de traitement sur les populations cellulaires étudiées.

Raffinement

Immédiatement après et la semaine suivante les injections intra-péritonéales, la souris sera surveillée afin de détecter les signes de douleurs, des irritations ou d'inflammation du site d'injection. De plus, les injections seront réalisées en altérnant les côtés d'injection. Immédiatement après le gavage oral, la souris sera surveillée pour détecter les signes de passage de traitement dans les conduits respiratoires. Suite aux traitements, les souris seront pésées quotidiennement. De la nourriture en gel sera déposée dans la cage en cas de perte de poids. Tout animal en souffrance sans possibilité de soulagement sera sorti de l'étude et mis à mort.

Choix des espèces

Notre modèle de souris récapitule de manière fidèle l'évolution des lésions précancéreuses et du cancer de la prostate chez l'homme. Etant donné que le but de l'étude est d'évaluer l'efficacité des traitements, nous allons étudier l'effet systémique de ces traitement ce qui est impossible en utilisant les systèmes in vitro. Seuls les souris mâles adultes seront utilisés pour ce projet car l'induction de lésions précancéreuses doit se faire sur des prostates matures et donc après la puberté.

320 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections répétées de protéines puis de parasites du paludisme, un traitement, des prélèvements sanguins tous les un à deux jours et, sous anesthésie, une exposition de 45 minutes à des piqûres de moustiques. Le porteur signale un affaiblissement, une anémie et de possibles symptômes neurologiques liés à l'infection, l'objet étant de tester une immunothérapie redirigeant des anticorps existants vers les globules rouges infectés. Il indique qu'aucune culture continue de ce parasite ne permet de remplacer la souris pour produire et sélectionner les parasites transgéniques.

Objectifs

Le paludisme est dû à l’infection par le parasite Plasmodium, qui se multiplie dans les globules rouges. L’émergence de parasites résistants aux médicaments antipaludiques actuels impose de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Ce projet a pour objectif d’évaluer dans un modèle murin une nouvelle stratégie d’immunothérapie contre le paludisme, visant à rediriger une réponse anticorps pré-existante vers les globules rouges infectés pour entraîner leur destruction par le système immunitaire. Une preuve de concept de cette stratégie a déjà été établie contre des cellules cancéreuses.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à apporter la preuve de concept de l'efficacité d'une stratégie d'immunothérapie contre le paludisme dans un modèle pré-clinique murin. Le développement de thérapies basées cette méthode, interférant avec la pathogénicité et/ou la transmission du parasite, pourrait offrir de nouvelles alternatives de contrôle du paludisme.

Procédures

Administrations sur animaux vigiles: injection intrapéritonéale d'anesthésiants (1 injection, durée 10 secondes), injection sous-cutanée de protéines (3 injections espacées de 2 semaines, durée du geste 10-15 secondes), injection intrapéritonéale de protéines (2 injections espacés de 2 jours, durée du geste 10-15 secondes), injection intrapéritonéale de parasites (1 injection, durée du geste 10 secondes), injection intraveineuse de parasites (1 injection, durée du geste 10 secondes), injection intrapéritonéale de médicament (3 injections espacées d'1 jour, durée du geste 10 secondes), administration de médicament dans l'eau de boisson (durée 7 à 10 jours). Prélèvements sur animaux vigiles: prélèvement d'une goutte de sang ( tous les 1 à 2 jours pendant 3 à 21 jours, durée du geste 10 secondes). Prélèvements sur animaux anesthésiés: prélèvement de sang (acte unique, durée 10 minutes, suivi immédiatement par une euthanasie par une méthode réglementaire). Exposition d'animaux anesthésiés à des piqûres de moustiques (pendant 45 minutes).

Impact sur les animaux

Stress lié à la contention, douleur de courte durée lors des injections intrapéritonéales, intraveineuses ou sous- cutanées sur animaux vigiles, douleur de courte durée lors des prélèvements sur animaux vigiles, douleur au site des injections sous-cutanées, risques associés à l'anesthésie (hypothermie, détresse respiratoire), contraintes liées à l'infection elle-même (affaiblissement, anémie, symptômes neurologiques).

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à la fin des procédures par des méthodes réglementaires, soit parce que des prélèvements sont nécessaires pour des analyses post-mortem, soit pour éviter d'atteindre des points limites chez les animaux infectés.

Remplacement

Le projet vise à évaluer dans un modèle murin une nouvelle stratégie d'immunothérapie contre le paludisme, notamment à l'aide de parasites génétiquement modifiés. Le projet nécessite l'utilisation d'un organisme immuno-compétent, en l'occurrence la souris. De plus, il n'existe pas à l'heure actuelle de système de culture continue des Plasmodium berghei in vitro permettant le remplacement du modèle murin pour la production et la sélection de parasites transgéniques.

Réduction

Au total ce projet utilisera 320 souris. Le nombre d'animaux a été réduit au minimum nécessaire pour atteindre les objectifs des procédures. La taille des effectifs a été établie à l'aide d'un calcul de puissance pour permettre de détecter un effet significatif par des tests statistiques adaptés.

Raffinement

Afin de contribuer au raffinement des procédures, les animaux sont hébergés avec leurs congénères (2 à 5 par cage) dans un milieu enrichi (lanières de papier Kraft ou équivalent). Les conditions environnementales des locaux d’hébergement sont réglementaires. Une période d’acclimatation d’une semaine sera observée avant le début des expérimentations. Une période d'habituation sera également respectée dans l'appareil de contention avant les injections intraveineuses sur animaux vigiles, afin de réduire le stress. Certaines procédures sont réalisées sous anesthésie et analgésie pour prévenir la douleur. La présence de points limites définis permettra d'éviter la souffrance liée aux complications de l'infection par Plasmodium berghei. Afin de faciliter l’alimentation et l'hydratation chez les animaux infectés par Plasmodium, la nourriture pourra être donnée sous forme de bouillie ou de gel directement dans la cage. L'état de santé des animaux sera surveillé quotidiennement par du personnel compétent, pour vérifier l’apparence et l’état clinique des animaux, la prise alimentaire et hydrique ainsi que leur comportement, afin de détecter toute modification suggérant une douleur, une souffrance ou une détresse.

Choix des espèces

La souris est un modèle animal permettant des études fonctionnelles chez Plasmodium berghei, un parasite qui reproduit de multiples aspects du paludisme causé par les parasites infectant l'homme. La souris est un hôte doté d'un système immunitaire permettant d'évaluer l'efficacité de stratégies d'immunothérapie contre le paludisme. Dans ce projet, nous utiliserons des souris adultes, âgées de 6 à 10 semaines au début des procédures, conformément aux protocoles classiques utilisés dans ce type d'étude.

837 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une tumeur de mélanome leur est greffée sous la peau, puis elles reçoivent des cellules immunitaires modifiées, un suivi par imagerie pendant neuf semaines et des prélèvements sanguins hebdomadaires, une partie étant soumise à un régime carencé en acides aminés. Le porteur reconnaît que ces tumeurs peuvent entraîner une perte de poids importante et gêner les déplacements, l'objet étant de tester un système limitant l'expression du récepteur anti-tumoral à l'intérieur de la tumeur. Il affirme s'appuyer sur de nombreuses données en culture cellulaire mais conclut à la nécessité de la souris pour valider l'approche sur un "organisme entier".

Objectifs

Aujourd’hui de nombreux essais ont démontré l’efficacité de l’immunothérapie par injection de cellules immunitaires modifiées pour exprimer un récepteur leur permettant de détruire les cellules tumorales, notamment dans le cas des leucémies et lymphomes. Cependant leur efficacité est bien moindre quand il s’agit de tumeurs solides telles que les mélanomes, en raison des propriétés de la tumeur qui supprime la réponse immunitaire contre les cellules cancéreuses. La solution proposée est d’équiper les cellules immunitaires du patient avec un nouveau récepteur leur permettant de détecter et détruire efficacement les cellules tumorales. Cependant, ces modifications qui renforcent l’agressivité des cellules immunitaires peuvent engendrer des effets secondaires de destruction des tissus sains de l’organisme. Pour accroitre l’efficacité des cellules immunitaires tout en minimisant les effets adverses, nous préconisons l’utilisation de notre système de régulation pour que les cellules immunitaires modifiées, n’expriment le récepteur anti-tumoral qu’à l’intérieur de la tumeur. En effet cette régulation permet de contrôler spatialement (dans la tumeur) ou temporellement (par le biais d’un traitement pharmacologique ou d’un régime spécial), l’expression du récepteur anti-tumoral à la surface de ces cellules permettant d’allier efficacité et sécurité dans le contexte de ces thérapies. Le contrôle de l’expression du récepteur anti-tumoral permettrait d’éviter les effets secondaires précédemment mentionnés de manière à considérablement accroitre l’efficacité et le contrôle de ces stratégies d’immunothérapies dans le contexte des tumeurs solides. L’étude préclinique proposée constitue une étape indispensable de notre projet de sécurisation des thérapies par récepteur anti-tumoral à l’aide du système de régulation, pour confirmer chez l’animal les résultats précédemment obtenus, montrant l’efficacité de ce système sur cellules isolées.

Bénéfices attendus

Ce projet qui combine des approches en culture cellulaire et chez l’animal, permettra de caractériser, pour la première fois, l’efficacité d’un système de régulation pour l’expression exclusive du récepteur anti-tumoral à l’intérieur de la tumeur à l’aide de conditions présentes de manière systématique dans les tumeurs solides, à savoir une baisse des niveaux de nutriments et d’oxygène. Les avancées remarquables récentes dans ce domaine de recherche, en équipant les cellules immunitaires avec des récepteurs anti-tumoraux pour combattre les cancers, permettent désormais de combiner différentes thérapies innovantes et de décupler l’efficacité de ces nouveaux traitements en les adaptant à chaque patient. Notre projet innovant, met en avant les bénéfices de notre système permettant l’expression du récepteur anti-tumoral par les conditions particulières présentes dans la tumeur et prévient les effets adverses autrement liés à ces traitements. De plus ce système d’expression régulée permettra de rendre possible une thérapie combinant, régimes alimentaire spéciaux, ayant par ailleurs d’importants effets anti- tumoraux. Ces effets combinés sur l’expression du récepteur anti-tumoral et sur la réduction de la croissance des tumeurs peuvent potentiellement favoriser l’effet curatif. Dans ce projet, nous nous attendons à ce que notre système restreigne l’expression du récepteur anti-tumoral spatialement et temporellement, permettant de réduire les risques d’effets secondaires délétères chez les patients. En effet, les connaissances générées par nos travaux pourraient à terme être exploitées dans le cadre des thérapies par l’expression d’un récepteur anti-tumoral dans les cellules immunitaires, chez des patients atteints de tumeurs solides, aujourd’hui dans une impasse thérapeutique.

Procédures

Ce projet inclut des injections sous la peau de cellules tumorales et en intraveineux dans la queue pour les injections de cellules immunitaires. Les injections en sous-cutané seront faites sur souris anesthésiées tandis que les injections en intraveineux seront faite sur souris éveillées et ne dépasseront pas 5 minutes. L’injection sous la peau de cellules tumorales faite au début de l’expérience permettra la croissance d’une tumeur de mélanome et les injections intraveineuses faites 8 jours après l’injection des cellules tumorales, permettront d’administrer les cellules immunitaires, permettant la potentielle destruction de la tumeur. Le suivi de la croissance tumorale sera effectué par imagerie non invasive sur souris anesthésiées (maximum 10 minutes par individu) une fois par semaine pendant 9 semaines. De plus, des prélèvements sanguins (au niveau de la veine la joue; durée 30s) seront effectués une fois par semaine pour quantifier l’état inflammatoire des animaux (9 prélèvements au maximum). Pour tester la combinaison de notre système d’expression avec un régime alimentaire altérant la croissance tumorale, les souris suivront un régime alimentaire à base de croquettes carencées en acides aminés à partir du jour de l’injection des cellules immunitaires. En parallèle, pour tester la combinaison de notre système avec l’utilisation de molécules cliniques permettant de réduire la croissance tumorale, des souris recevront une injection intraveineuse d’une de ces molécules à des doses cliniques, à partir du jour de l’injection des cellules immunitaires.

Impact sur les animaux

Les protocoles de développement de tumeurs utilisées dans ce projet pourraient entraîner une perte de poids importante chez les animaux et une réduction de leur activité. Les tumeurs sous-cutanées sur le flanc de l’animal, même celles considérées comme relativement petites, pourraient causer des problèmes aux animaux lors de leur toilettage ou de leurs mouvements, ainsi que des lésions cutanées bien que celles-ci n’aient pas été décrites. Les procédures d’injection de médicaments intraveineux ne devraient pas produire de nuisances particulières. Par ailleurs, le traitement par un régime alimentaire spécial se fera en utilisant des croquettes spéciales mais ne devrait être associé à aucun effet indésirable important.

Devenir

Tous les animaux intégrés dans les procédures expérimentales seront euthanasiés en fin d'étude. Les tumeurs seront prélevées pour leur analyse histologique ; la rate et le sang seront également prélevés pour l’analyse par immuno- marquage et cytométrie, des cellules immunitaires administrées.

Remplacement

L’étude de l’expression du récepteur anti-tumoral induite dans la tumeur ou par le biais d’un régime alimentaire ou d’un traitement pharmacologique, nécessite des modèles animaux récapitulant des conditions complexes, qu’on ne sait pas modéliser en culture de cellules. Cependant, dans un souci de pratique éthique, en accord avec la règle des 3R (réduire, remplacer, raffiner), la faisabilité de ce projet est basée sur une grande quantité de données préalablement réalisées sur cellules primaires humaines en culture. Ces expériences indiquent dans des modèles de culture de masses de cellules tumorales, qu’il est possible d’induire l’expression du récepteur anti-tumoral par les cellules immunitaires modifiées, grâce à notre système de régulation dans des conditions récapitulant des aspects importants de l’environnement tumoral. Cependant, l’étude chez l’animal, doit permettre de mesurer le bénéfice clinique de la greffe de cellules exprimant le récepteur anti-tumoral de façon régulée dans la tumeur sur un organisme entier, plus proche de la clinique humaine. Ainsi, il est nécessaire d’utiliser la souris comme modèle d’étude pour ce projet de recherche, car cela permettra d’étudier plus précisément la régulation du récepteur anti- tumoral, dans un contexte de développement tumoral dans un organisme entier. Les résultats obtenus contribueront à l’élaboration de nouveaux traitements pour le ciblage de tumeurs solides en médecine humaine.

Réduction

Pour standardiser nos résultats, nous utiliserons des souris mâles. À la fin de chaque expérience, une étude rétrospective permettra de déterminer la possibilité de réduire le nombre d'animaux dans les expériences suivantes. L’imagerie, nous permettra de faire des observations sur l’animal vivant et ainsi de maximiser l’utilité de chaque animal. Les données et les échantillons issus de tissus seront stockés pour une utilisation ultérieure par nous- mêmes ou par d'autres. Nous utiliserons le nombre minimal d'individus pour chaque procédure tout en garantissant la fiabilité des résultats (reproductibilité et significativité). Nous n’avons pas d’expérience antérieure nous permettant d’évaluer statistiquement la taille des groupes nécessaire pour évaluer un effet biologique avec ce modèle. Cependant de nombreuses publications sur des modèles semblables parviennent à obtenir des différences statistiquement significatives entre groupes de 5 à 9 individus. Aussi, dans notre étude nous prévoyons d’utiliser 9 animaux par groupe pour obtenir des résultats permettant de pouvoir effectuer des analyses statistiques. Après accumulation de plusieurs expériences, si les données sont reproductibles et suivent une distribution normale et peuvent être comparées unilatéralement, le nombre d’animaux nécessaire pour chaque nouvelle expérience sera revue à la baisse.

Raffinement

Une surveillance quotidienne sera mise en place pour permettre un suivi clinique des animaux utilisés avec la mise en place de points limites évalués à l’aide d’une grille de score (grille de signes cliniques prenant en compte l’apparence physique, le comportement, le poids, etc.). Toute souris qui atteindra un point limite sera euthanasiée. Les études menées ne permettent pas l'utilisation d'un traitement anti-inflammatoire en raison d’une possible perturbation de la réponse immunitaire. En cas de signe de douleur (expression faciale, posture voutée) ne justifiant pas l’euthanasie immédiate, les souris seront traitées avec un antalgique. Si 24h après l’administration d’antalgique, l’état de l’animal ne s’améliore pas, nous procèderons à l’euthanasie de l’animal. Une étude rétrospective sera menée pour déterminer les moyens de standardiser les procédures afin de minimiser la variabilité des gestes expérimentaux et ainsi pouvoir réduire le nombre d’animaux dans les expériences suivantes. Le design expérimental a été conçu pour minimiser la douleur des animaux, notamment en limitant le nombre de cellules tumorales injectées, la taille maximale des tumeurs ainsi que la durée des expériences. La grille de score sera utilisée quotidiennement, c’est-à-dire incluant les week-ends, pendant 9 semaines.

Choix des espèces

La souris est le modèle animal le plus utilisé pour les études concernant le développement tumoral, car le taux de prise de greffe est le plus élevé. De plus, par sa petite taille, la souris est facilement manipulable et il existe dans cette espèce plusieurs types de souris qui acceptent la greffe de cellules d’autres espèces. Aussi, ces dernières sont couramment utilisées pour étudier le fonctionnement de cellules immunitaires humaines dans le contexte d’un cancer implanté chez ces animaux. Les souris sans système immunitaire présentent également la particularité de ne pas avoir de poils, ce qui facilite le suivi de la formation de la tumeur. Le bien-être de la souris est également facilement évaluable notamment par l’observation des signes cliniques et de modifications du comportement et peut être pris en charge. Les souris utilisées seront âgées de 6 à 8 semaines, âge à partir duquel les souris sont considérées comme jeunes adultes.