Recherche appliquée

840 gerbilles de Mongolie vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont exposées à des bruits de deux à huit heures par jour pendant jusqu'à 180 jours, exposition pouvant provoquer un stress chronique et des dommages de l'oreille, une partie subissant aussi la pose chirurgicale d'implants cardiaques ou neuronaux. Le porteur étudie les effets du bruit sur les circuits auditifs et choisit la gerbille pour son audition proche de celle de l'humain. Il affirme qu'aucune méthode alternative ne permet de simuler un système auditif entier de millions de neurones.

Objectifs

On distingue la surdité qui est un terme générique désignant la diminution de l’acuité auditive. La grande majorité des surdités sont neurosensorielles et ont essentiellement pour origine l'oreille interne et la transduction mécano-électrique de la vibration sonore en activité neurale. Actuellement, en l’absence de traitement curatif, la surdité neurosensorielle nécessite d’être compensée par une prothèse auditive. L’exposition à un bruit excessif est la première cause environnementale de surdité neurosensorielle. Une exposition supérieure à 105 dB d’une heure provoque ainsi des dommages irréversibles. Les dommages dépendent à la fois du niveau de l’intensité sonore et de la durée de l’exposition. La législation du travail a fixé des seuils de tolérance, en prenant comme base un niveau d’exposition moyen sur 8h : • Au-delà de 80 dB SPL (sound pressure level), des dispositifs de réduction du bruit doivent être proposés (casques par exemple). • Au-delà de 85 dB SPL, ces dispositifs doivent être utilisés et contrôlés. • Au-delà de 87 dB SPL (casques inclus), le bruit doit être réduit. La surexposition sonore dans les mégalopoles, constitue une menace grandissante pour l’audition à l’échelle planétaire. Les conséquences au niveau central des surexpositions au bruit sont peu étudiées. Les conséquences du bruit sur la santé des individus et leurs interactions sociales restent également un sujet de recherche actif. Il existe une grande variabilité individuelle dans la sensibilité aux atteintes auditives déclenchées par le bruit. L’objectif majeur de notre projet de recherche est le suivant : Etudier les conséquences sur les réseaux neuronaux auditifs et la santé des individus d’un son d’intensité moyenne/forte dans la durée. Nous caractériserons la façon une exposition sonore continue impacte les circuits auditifs centraux chez un modèle animal, la gerbille, dont les gammes de fréquences sont plus similaires à celles entendues par l’Homme que la souris habituellement utilisée. Cette analyse se fera à plusieurs échelles : i) modifications anatomiques, ii) modifications fonctionnelles des réseaux, iii) modifications comportementales et iv) modifications physiologiques. Le bénéfice attendu est une meilleure compréhension des effets globaux du bruit sur la santé en reliant pour la première fois les atteintes physiologiques, cérébrales et comportementales.

Bénéfices attendus

Le suivi des animaux pendant et après l’exposition sonore, du point de vue de l’activité neurale, des modifications anatomiques et de l’évolution des performances comportementales, permettra de mieux appréhender les effets physiologiques et cognitifs du bruit auquel sont confrontés les humains quotidiennement. La plupart des études précédentes ont étudié chaque variable séparément, mais c’est bien dans la relation entre ces différents effets que l’on développera une vision d’ensemble scientifiquement pertinente. Un point crucial est que faire plusieurs mesures sur un même animal est donc non seulement scientifiquement utile mais est éthiquement intéressant puisque cela permet de réduire drastiquement l’usage d’animaux. Certaines questions importantes mais peu étudiées comme l’adaptation des performances du cerveau à la présence durable de bruit environnemental quotidien seront ainsi résolues.

Procédures

Tous les groupes d’animaux subiront des expositions sonores de 2h à 8h par jour pendant au maximum 180 jours. Les études des cinquante dernières années sur des protocoles similaires n’ont pas mis en évidence de surmortalité liée au bruit chez les rongeurs. En parallèle de ces expositions sonores, deux groupes d’animaux sont soumis à trois interventions. Dans la première intervention, des chirurgies ponctuelles à poser des implants physiologiques (activité cardiaque, premier groupe), neuronaux (deuxième groupe) et une puce d’identification (les deux groupes) sont susceptible d’entrainer des douleurs post opératoires minorées par des antalgiques. La pose d’implants et la mesure préalable de l’audition des animaux nécessitent leur anesthésie pendant environ 4h. Si la procédure se déroule bien, les animaux récupèrent de ces chirurgies en quelques jours. La deuxième intervention est une phase d’habituation puis d’enregistrement de l’activité neurale ou cardiaque, elle est réalisée sur l’animal en liberté ou tête fixée, elle s’étale sur plusieurs jours, environ 1 à 2h par jours, sans douleur pour l’animal. La troisième intervention est un suivi comportemental de l’animal, il ne comporte aucune privation hydrique ou alimentaire ni douleur. L’animal est ensuite mis à mort. Pour un troisième groupe d’animaux, l’enregistrement neuronal est fait durant l’anesthésie, celle-ci dure 8h à 9h mais l’animal est ensuite mis à mort. Ces animaux ne subissent donc qu’une intervention.

Impact sur les animaux

Les gerbilles seront exposées à des bruits pendant 2h à 8h par jour. Ces expositions peuvent potentiellement induire un stress chronique et possiblement des dommages de l’oreille. Les études des cinquante dernières années sur des protocoles similaires n’ont pas mis en évidence de surmortalité liée au bruit, au moins à l’échelle de quelques semaines, chez les rongeurs. Des chirurgies ponctuelles visant à enregistrer l’activité cérébrale, à poser des implants physiologiques (activité cardiaque) ou neuronaux seront effectuées. Les animaux récupèrent de ces chirurgies généralement en quelques jours. Les nuisances associées sont des douleurs post-opératoires minorées par des antalgiques.

Devenir

Tous les animaux utilisés dans les procédures expérimentales seront mis à mort à la fin de chaque ou plusieurs procédures car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni remplacés, ni adoptés.

Remplacement

A ce jour, aucune méthode alternative que ce soit des études au niveau cellulaire ou tissulaire ne sont connues et envisagées pour ce projet. En effet, il n’est pas possible actuellement de simuler de manière pertinente les effets des entrées sensorielles sur des circuits cérébraux composés de millions de neurones densément connectés, en interaction avec l’évolution des niveaux de stress des animaux.

Réduction

Les groupes sont constitués afin de garantir une puissance statistique de 80% pour des différences de 20%. Nous utilisons classiquement les tests de student, de Mann-Whitney, test du Xhi2, et ANOVA pour tester la significativité de nos résultats. Afin de réduire le nombre d’animaux, nous utilisons des mâles et des femelles indifféremment, et nous nous concentrerons sur le nombre limité d’animaux en fonction de la capacité des dispositifs expérimentaux et de l’application des mesures sur le même animal le cas échéant.

Raffinement

Les animaux seront regroupés pour réduire le stress d’isolement social et des jouets d’enrichissement seront disposés dans la cage. Les animaux du projet seront suivis quotidiennement. S’il apparaissait un état général de l’animal anormal (notamment suite aux chirurgies) en considérant tous les critères généraux de bonne santé d’un animal de laboratoire (poids - pesée tous les 1 à 2 jours la 1ère semaine de stimulation ou après chirurgie - stress, comportement, pelage), celui-ci sera mis à mort immédiatement. En particulier les points suivants entraineront une mise à mort immédiate : - Chirurgies ou implantation de puces : douleur au niveau des interventions (prurit sévère, saignement infection), absence de prise alimentaire et d’hydratation spontanée. - Stimulation sonore : prostration, douleur au niveau de la tête et des oreilles

Choix des espèces

Nous souhaitons recourir aux gerbilles, modèle de laboratoire dont le système auditif et les performances auditives sont très similaires à l’homme. En particulier, les gerbilles, contrairement aux souris ou rats sont capables d’entendre et traiter des sons basse fréquence correspondant aux signaux de parole chez l’homme. D’autre part, sa relative petite taille (deux à trois fois le poids d’une souris) rend la plupart des équipements existants pour la souris compatibles avec la gerbille. C’est donc un modèle animal très bien adapté à l’étude de l’audition au niveau central. Enfin, 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 (de l’oreille interne au cortex auditif). 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. Le projet impliquera principalement des animaux adultes prioritairement ET/OU âgés d’au moins P90 (90 jours d’âge) afin de pouvoir étudier les effets du bruit sur le système auditif. Dans le cas d’expérimentations visant à établir l’effet des expositions bruyantes sur le développement du cortex auditif, les gerbilles seront éventuellement exposées (via des enceintes acoustiques) en portée avec leur mère avant le sevrage.

800 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des greffes sous-cutanées de cellules tumorales, une ablation des testicules pour une partie d'entre elles, puis des traitements par gavage et injections quotidiennes pendant 28 jours, la croissance des tumeurs pouvant provoquer douleur et irritation. Le porteur cherche à cibler des cellules responsables de la récidive du cancer de la prostate et affirme avoir mené en amont les études en culture 2D et 3D, aucun système in vitro ne reproduisant selon lui les stades du développement tumoral. Les souris atteignant un score de souffrance élevé seront mises à mort avant le terme.

Objectifs

Le cancer de la prostate est le cancer le plus diagnostiqué chez les hommes en France et le second en termes de mortalité par cancer. Pour les cancers de la prostate invasifs, la seule thérapeutique proposée est la castration chimique (déprivation en androgène) qui est efficace, dans un premier temps, mais dans 100% des cas la tumeur récidive en étant agressive (métastases). Dès lors, il n’existe aucun traitement efficace conduisant inéluctablement au décès du patient. Une équipe de recherche a identifié des cellules potentiellement initiatrices de cette récidive tumorale dans la prostate chez la souris, Dans un modèle de souris génétiquement modifié développant un cancer de la prostate résistant à la castration, la proportion de ces cellules est fortement augmentée. Ces cellules ont pu être isolées et caractérisées, ce qui a permis de déterminer deux cibles thérapeutiques théoriques exprimées par ces cellules. En utilisant deux drogues, chacune agissant sur une de ces cibles, nous montrons que ces drogues sont très efficaces pour tuer ces cellules et que leur effet est additif dans un modèle de culture en 3D, et ce en présence et en absence d’androgène. Ces cellules ont aussi été identifiées chez l’Homme. Sur une lignée cellulaire humaine de ce type de cellules issue d’une tumeur prostatique de patient, nous avons montrés la même efficacité de ces drogues. L’objectif de ce projet est d’évaluer/confirmer l’impact thérapeutique de ces deux composés chimiques, administrés seul ou en combinaison, sur le développement et la récidive tumorale chez la souris ayant reçue préalablement une greffe de ces cellules tumorales.

Bénéfices attendus

Pour améliorer la survie des patients développant des cancers de la prostate résistant à la castration, il est nécessaire d’identifier les cellules responsables de la récidive tumorale et de les cibler de façon thérapeutique. Les études préliminaires in silico et in vitro nous ont permis d’identifier une nouvelle population cellulaire possédant les propriétés requises à l’initiation de la récidive et en faisant donc une population cellulaire candidate. Des expériences in vitro, qui inhibent les capacités progénitrices et prolifératives de ces cellules nous ont permis de trouver deux protéines cibles. Ce projet permettrait de définir in vivo, chez la souris, si leurs inhibiteurs, administrés seuls ou en combinaison, sont capables d’inhiber le développement tumoral et/ou faire régresser une tumeur déjà établie dans un contexte naïf (présence d’androgènes) ou d’hormonothérapie (castration). Ces tests seront faits sur des tumeurs d’origine murine mais aussi humaine.

Procédures

Les interventions subies par les animaux seront : - 1- Des injections sous-cutanées de cellules tumorales primaires ou de lignées humaines. - 2- Des observations des tumeurs sous anesthésie gazeuse durant 30 min (isoflurane) après maximum trois mois de développement tumoral. - 3- Des chirurgies (ablations de testicules) de 15 min sous anesthésie gazeuse et sous analgésique (injection sous cutanée 30 min avant l’intervention puis à J+1 et à J+2 si nécessaire). - 4- Des traitements en injections (de moins d’une minute) intra péritonéal de drogues quotidiennement pendant 28 jours. - 5- Des traitements en gavage (de moins d’une minute) tous les quatre jours pendant 28 jours. Chaque animal subira une combinaison de ces interventions au cours des procédures : Pour la première partie, l’ensemble des souris (32), réparti en deux lots, sera soumis aux interventions 1 et 2. Pour les deux autres parties, les animaux seront soumis aux interventions 1 et 2 et les autres interventions dépendront ensuite des groupes : - le groupe A (96 souris) subira une chirurgie de castration (intervention 3) puis les animaux recevront des traitements comme suit : • 32 souris seront soumises à l’intervention 4 uniquement ; • 32 souris seront soumises à l’intervention 5 uniquement ; • 32 souris seront soumises aux interventions 4 et 5. - le groupe B (96 souris) recevront des traitements comme suit : • 32 souris seront soumises à l’intervention 4 uniquement ; • 32 souris seront soumises à l’intervention 5 uniquement ; • 32 souris seront soumises aux interventions 4 et 5.

Impact sur les animaux

Toutes les souris de la demande d’autorisation recevront par voie sous cutanée (bas du dos) deux injections (une à droite et une à gauche) mais toutes n’auront pas de développement de tumeur. S’il y a prise de greffe et formation de tumeur sous cutanée, les effets de la tumeur peuvent être indésirables et générer une certaine douleur lorsqu’elles dépassent un certain volume. La tumeur peut induire une tension de la peau à l’origine de démangeaison et d’irritation. L’ablation des testicules (procédures 2 et 3) est un acte non douloureux car réalisé sous anesthésie et analgésie mais il peut occasionner une hypothermie, une déshydratation et l’asséchement des yeux. Suite à la chirurgie, les animaux peuvent souffrir et la plaie chirurgicale peut présenter des signes d’inflammation ou d’infection. Les anesthésies lors des chirurgies et des séances d’imageries sont un stress. L’administration par gavage comporte un risque de perforation de l’œsophage ainsi qu’un risque d’arrivée de la solution dans les poumons, entrainant des signes de détresse respiratoire. Les injections intra péritonéales répétées peuvent induire une irritation et/ou une douleur au niveau de la zone d’injection.

Devenir

Chaque animal sera mis à mort : - soit parce qu’il atteint avant la fin un score supérieur ou égal à 3 de la grille d’évaluation indiquant une souffrance nécessitant sa mise à mort. - soit parce qu’il a dû être exclue (pas de prise de greffe tumorale). En revanche il ne sera pas mis à mort tout de suite si sa présence peut éviter l’isolement d’un individu encore en procédure. - soit parce qu’il est un animal d’intérêt ou contrôle pour lequel il est nécessaire à la fin de la durée de la procédure de prélever différents organes et la tumeur afin d’évaluer l’efficacité du traitement testé. Cet animal pourra appartenir soit à la branche des animaux témoins servant de référence, soit à une branche d’animaux traités.

Remplacement

Nous avons dans un premier temps mené l’étude par différentes approches pour aborder ces questions, incluant, des études de prédiction par analyse bio-informatiques de données transcriptomiques, des cultures cellulaires 2D et 3D in vitro, selon le principe de Remplacement. Pour remplir nos objectifs, nous sommes contraints d’utiliser des modèles murins, car aucun système in vitro et aucun modèle d’organismes plus simples ne permet de reproduire les différents stades du développement tumoral prostatique et de sa récidive post-castration.

Réduction

Selon le principe de Réduction, le nombre d'animaux utilisé est calculé de manière à obtenir la puissance statistique nécessaire à l’obtention de conclusions biologiquement pertinentes. En supposant une efficacité de greffe de cellules tumorales de 50%, il faudrait alors doubler l’effectif car une greffe sur deux ne se développera pas. Cependant, nous avons prévu deux injections de cellules par animal soit 1 prise de greffe par animal, ce qui compense cette efficacité faible. Comme indiqué précédemment, si la prise de greffe se montre plus élevée que 50%, nous ajusterons le nombre d’animaux à la baisse pour les étapes suivantes. Au contraire, si un des types cellulaires testés ne génère pas de tumeur, les expériences se basant sur l’injection de ces cellules ne seront pas réalisées. En revanche, des animaux pourraient être écartés de l’étude, il est donc nécessaire de prévoir un effectif supérieur à celui calculé dans cette section. C’est pour cette raison que nous avons fixé un nombre final de 16 animaux par condition, tenant compte de tous ces paramètres.

Raffinement

Pour s’assurer du bien-être des souris durant la croissance des greffes tumorales, elles bénéficieront de coton, de maisonnettes, de tunnels et de bâtonnets de bois à ronger afin de les occuper et afin qu’elles puissent se construire un nid. Les souris seront surveillées quotidiennement par les membres qualifiés de l'animalerie et lors des mesures de tumeur par la personne en charge du protocole afin de détecter tout signe de douleur. La chirurgie sera réalisée sous anesthésie générale et un analgésique sera administré en pré- et post-opératoire. A la suite de la chirurgie la souris sera réveillée au chaud et surveillée pendant les heures qui suivent et la bonne cicatrisation sera observée tous les jours durant la semaine qui suit l’opération par la personne en charge du protocole. Des points limites spécifiques à chaque étape ont été définis. Tout animal en souffrance sans possibilité de le soulager sera mis à mort. Si, pour des raisons de protocole (mise à mort de certains congénères ayant atteint un point limite), une souris devait se retrouver seule dans une cage, l’enrichissement sera augmenté.

Choix des espèces

La souris est préférée comme espèce car elle permet l’étude d’animaux génétiquement modifiés particulièrement informatifs pour la compréhension des mécanismes physiopathologiques. De plus, de nombreux outils d’analyses ont été développés et bien caractérisés dans cette espèce animale. Enfin, les modèles animaux créent le lien indispensable entre les tests in vitro et les études cliniques. Le modèle ici utilisé est préféré aux autres modèles de souris car c’est le meilleur modèle connu pour éviter toute réaction immunitaire et rejet de greffe de cellules tumorales tout particulièrement pour les cellules humaines.

280 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, sur cinq ans. Issues de croisements, elles développent les symptômes de l'ataxie de Friedreich, démarche titubante, tremblements et parfois crises d'épilepsie spontanées servant de point limite, puis reçoivent une injection unique de vecteur et passent des tests comportementaux. Le porteur teste une thérapie génique visant à réintroduire une protéine manquante et affirme que le recours à l'animal est "obligatoire" pour avoir une vue globale des effets. Il indique avoir d'abord testé les vecteurs en culture cellulaire.

Objectifs

L’ataxie de Friedreich est une maladie génétique caractérisée principalement par une perte progressive de la coordination des mouvements volontaires, ce qui entraîne une démarche ébrieuse. Ce symptôme s’accompagne d’autres atteintes, comme des problèmes cardiaques entraînant souvent le décès des patients. Cette maladie touche 1 personne sur 30 000 et est à ce jour incurable, ce qui rend indispensable le développement de stratégies thérapeutiques. Au vu de la complexité de la maladie, le recours au travail sur animal est obligatoire afin d’avoir une vue globale sur tous les effets du traitement. Dans cet objectif, nous avons généré une souris modèle reproduisant les symptômes neurologiques de la maladie. Notre approche thérapeutique consiste en de la thérapie génique qui va permettre de réintroduire la protéine manquante, la frataxine. L’équipe a déjà mené des essais prometteurs, qui doivent désormais être optimisés avec de nouveaux vecteurs. Il est connu qu’un excès de frataxine entraîne une toxicité. Notre étude va se diviser en deux axes principaux : la validation de l’efficacité du vecteur après injection intraveineuse, et une étude de dose-réponse pour déterminer la quantité minimale de vecteur suffisante pour corriger les symptômes de manière significative. Le vecteur qui permet de restaurer un faible taux de frataxine sera injecté par voie intraveineuse. Deux cohortes seront utilisées : une traitée avant l’apparition des symptômes (60 souris) et une traitée après l’apparition des symptômes (100 souris). Les souris seront suivies au cours du temps par des tests comportementaux et de conduction nerveuse (procédures modérées). La dernière partie de l’étude consistera à étudier un éventuel effet dose-réponse du traitement, afin de déterminer la dose minimale efficace (120 souris). Aucune nuisance n’est attendue dans ces procédures, et les animaux seront surveillés de manière à détecter précocement tout éventuel effet délétère. Ce projet mobilisera au total un maximum de 280 animaux en procédure de classe « modérée ». Tous les animaux seront utilisés pour les analyses et il n’y aura donc pas d’animaux laissés en vie à la fin de ce projet.

Bénéfices attendus

L’ataxie de Friedreich touche environ 1 personne sur 30 000, et aucun traitement n’est développé à ce jour. Le but ultime de ce projet est donc de trouver une thérapie efficace pour l’ataxie de Friedreich afin d’améliorer la vie des patients et si possible de stopper ou au moins ralentir la progression de la maladie.

Procédures

Les animaux seront soumis à une injection unique, pratiquée sous anesthésie par inhalation d’isoflurane. Cette procédure dure quelques minutes du début de l’endormissement à la fin de l’injection. Les tests comportementaux pratiqués par la suite de façon hebdomadaire ne provoquent pas de douleur.

Impact sur les animaux

Les lignées utilisées pour l'élevage n'ont pas de phénotype dommageable, seuls les animaux issus de ces croisements présentent le phénotype ataxique à partir de 9 semaines et présentent un phénotype dommageable à partir de 19 semaines. Le phénotype exprimé se traduit par des difficultés progressives de mouvement et coordination qui apparaissent à partir de 4 semaines, mais non visible en cage d’hébergement. Les difficultés de mouvement sont accompagnées de tremblements qui s’intensifient avec l’âge. Le phénotype n’est toutefois pas considéré comme ataxique avant 9 semaines. A ce stade, les animaux présentent une démarche ébrieuse typique des ataxies, qui est retrouvée également chez les patients. A partir de 19 semaines, les souris mutantes peuvent présentér des crises épileptiques spontannées, ce qui est un point limite pour l’euthanasie. Aucun effet indésirable n’est attendu suite à l’injection ni aux tests de comportement.

Devenir

Les animaux sont euthenasiés pour prélever des tissues pour des analyses histologiques et moléculaires

Remplacement

Le but ultime du projet est de trouver une thérapie efficace pour l’ataxie de Friedreich afin d’améliorer la vie des patients et si possible de stopper ou au moins ralentir la progression de la maladie. Les nouveaux vecteurs utilisés ont d’abord été testé dans des cellules en culture afin de remplacer l’animal, mais afin de déterminer leur efficacité in vivo, il est indispensable de réaliser notre approche sur un modèle murin de la maladie.

Réduction

Il est estimé que le projet mobilisera sur 5 ans 280 animaux au maximum avec enchainement séquentiel et conditionnel des procédures. Cet effectif correspond au nombre d’animaux nécessaire afin d’obtenir une puissance statistique suffisante. Afin de réduire au minimum le nombre d’animaux, les mêmes animaux seront utilisées pour réaliser les analyses fonctionnelles, histologiques, moléculaires et biochimiques.

Raffinement

Un soin particulier sera apporté aux animaux et dès les premiers signes d’ataxie de la nourriture gélifiée sera mise à disposition dans la cage. Nous avons établi des points limites suffisamment prédictifs adaptés à notre modèle. De plus, nous avons mis en place une grille de suivi individuel pour suivre au plus près la santé de chaque animal.

Choix des espèces

La souris est l’espèce privilégiée pour ce projet en raison de sa proximité génétique avec l’Homme (98% d’homologie). Son anatomie et physiologie sont très bien caractérisées. De plus, plusieurs modèles de l’ataxie de Friedreich ont déjà été développés chez la souris.

49 lapines vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent la pose d'un capteur télémétrique sous anesthésie, un tatouage, trois injections vaccinales et onze prélèvements de sang, deux groupes recevant des doses d'antigène plus élevées pouvant provoquer une réaction inflammatoire ou toxique plus forte. Toutes seront mises à mort au 84e jour pour analyse du site d'injection et récupération d'anticorps. Le porteur teste un vaccin contre Clostridioides difficile et indique que cette étude sur un "non-rongeur" est requise pour le dossier réglementaire de mise sur le marché.

Objectifs

Clostridioides difficile est une bactérie non pathogène, présente dans la flore intestinale. Elle est le principal agent étiologique de la diarrhée nosocomiale chez les patients sous antibiothérapie, des personnes immunodéficientes et les nouveau-nés. C. difficile se développe dans une flore intestinale affaiblie par l’antibiothérapie et secrète deux toxines, A et B. La toxine A est une entérotoxine, elle provoque l’altération de la perméabilité de l’épithélium intestinal. La toxine B est une cytotoxine qui s’attaque directement aux cellules de l’épithélium. L’effet combiné des deux toxines est la diminution du temps de transit intestinal et de l’absorption intestinale, ce qui provoque une diarrhée. Lors d’une étude réalisée en 2021, plusieurs combinaisons de vaccins ont été testées chez la lapine. Ces vaccins étaient composés des 2 toxines détoxifiées et d’adjuvant, de nature et dose différentes. Les résultats ont permis de définir une formulation vaccinale conférant une immunité protectrice contre C. difficile. L'objectif de cette étude est de compléter les résultats dans les même conditions expérimentales (modèle lapine de 8 semaines) en évaluant l’innocuité de cette formulation dans différentes conditions de stockage (durée et température). Après une validation chez la souris, ce projet permettra l'évaluation préclinique formelle de la toxicité chez les non-rongeurs.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de définir d’une part l’innocuité de la formule vaccinale mais également les conditions de stockage optimales (durée et température). Ce projet réalisé sur un modèle non rongeur est nécessaire pour la constitution du dossier réglementaire de mise sur le marché du candidat vaccin (le dossier requiert des études sur 2 modèles animaux : un rongeur et un non-rongeur). Ce projet permettra également de consolider les données obtenues lors des expérimentations précédentes en modèle murin.

Procédures

Les 49 animaux du projet seront soumis aux 4 gestes techniques suivants : 1) Pose capteur télémétrique 1 seule fois 7 jours avant la première injection du vaccin (J0). Moins de 5 minutes par animal. Il est possible que cette zone soit douloureuse localement dans les 24 à 48 heures. 2) Identification de la zone d’injection par tatouage 1 seule fois 7 jours avant la première injection du vaccin. 5 à 10 minutes par animal. Il est possible que cette zone soit douloureuse localement dans les 24 à 48 heures. 3) Immunisation : 3 injections intramusculaire de vaccin (volume de 0.5 mL) à J0, J14 et J28. Moins de 5 minutes par animal. Le site d’injection (cuisse) est nettoyé avec de la vétédine® savon puis désinfecté avec de la vétédine® solution ou de l’alcool 70° avant injection avec du matériel stérile Il est possible que cette zone soit douloureuse localement dans les 24 à 48 heures due à une réaction inflammatoire. 4) Prélèvements de sang : 11 prélèvements de sang seront réalisés à J-7, J0, J1, J14, J15, J21, J28, J29, J42, J63 et J84. Le volume maximal prélevé est de 6 ml/kg par prélèvement sanguin. Après avoir appliqué une crème anesthésiante et contentionné le lapin grâce à un gilet, une aiguille de 25-26G est insérée parallèlement à la veine. La veine peut être vasodilatée en appliquant un peu d'eau tiède ou sous une lampe (en vérifiant la température avec un thermomètre).

Impact sur les animaux

La formulation vaccinale utilisée dans les groupes 1 à 5 a déjà été testée dans la précédente étude : aucun effet indésirable n’a été notifié. Les animaux n’ont pas présenté de signes d’agressivité inhabituelle, ni de comportement de prostration ou de souffrance. Aucun retour négatif n’a été reporté de la part du personnel animalier qui était en charge des soins et du suivi quotidien des animaux. Les groupes 6 et 7 recevront des vaccins contenant des doses d’antigènes plus élevées. Il est possible que les animaux de ces groupes développent soit une réponse inflammatoire (locale et systémique) plus importante, soit une réaction liée à la toxicité. Des visites seront réalisées 2 fois par jour afin de surveiller l’état de santé des animaux ainsi que les points limites. La toxicité systémique pourra être évaluée en mesurant la température corporelle des animaux. Au moment de la pose des puces télémétriques, une petite douleur locale peut être observée dans les 24 à 48 heures après implantation. Les prises de sang peuvent induire une petite douleur localement et éventuellement un hématome.

Devenir

Tous les animaux (n = 49) seront mis à mort à la fin de l’étude (J84). Le site d’injection est prélevé pour analyses histologiques. Un maximum de sang est prélevé sur certains animaux pour constituer une réserve d’anticorps. Si, au cours du projet, un animal présente des signes de souffrance (anomalie physique, état de santé dégradé), la décision de les mettre à mort avant J84 sera prise en accord avec le responsable scientifique, les concepteurs du projet et la vétérinaire de l'établissement utilisateur. Cette décision sera également prise si 3 points limites sont observés dans un délai de 48h.

Remplacement

Aucun modèle in vitro ou ex vivo ne peut se substituer totalement à ce type d’expérimentation afin de tester l’innocuité et l’immunogénicité d’un vaccin et de son adjuvant. Des vaccins composés de toxines détoxifiées ont déjà été validés chez la souris, une évaluation préclinique formelle de la toxicité chez les non-rongeurs doit être réalisée. Une étude précédente a permis de tester différentes formulations vaccinales. Ce projet a pour objectif de valider l’innocuité de la formulation vaccinale retenue ainsi que les conditions de conservation optimales.

Réduction

Le nombre d’animaux a été réduit au maximum tout en permettant une étude de faisabilité. Le nombre d’animaux est calculé au plus juste à l’aide d’outils statistiques en s’appuyant sur les données de la littérature, sur les données expérimentales obtenues chez la souris et également sur celles obtenues lors de l’étude précédente réalisée dans les conditions identiques. Les résultats seront analysés avec des tests statistiques adaptés.

Raffinement

Les animaux sont hébergés en groupe (enrichissement social, caresses et voix douce zootechnicien) dans des parcs avec enrichissement du milieu de vie (repose-pattes, tunnel, tasseaux de bois à ronger et des nids). Au delà des conditions d'hébergement, plusieurs mesures de raffinement seront mises en place :1) Une période d’acclimation d’une semaine est prévue entre l’arrivée des animaux et les premiers actes (pose de puce télémétrique et prise de sang sous anesthésie générale) 2) De la crème anesthésiante sera appliquée sur la zone à tatouer, sur la zone d'implantation de la puce et avant chaque prise de sang 3) A J-7 (7jours avant la première injection de vaccin) : les animaux seront anesthésiés pour la pose de la puce télémétrique, la 1ère prise de sang et le tatouage. La taille de l’effraction cutanée est de 2-3 mm. Par mesure de précaution, un point de suture pourra être prévu en cas de rejet de la puce ou si la taille d’effraction est supérieure à 3 mm. 4) A l’issue de chaque prélèvement de sang, de petites poches de glace seront appliquées pour réduire l’hématome. Les prises de sang se feront sur l’oreille droite et gauche afin de ne pas aggraver d’éventuelles lésions. En cas d’apparition d’hématome, une crème décongestionnante pourra être appliquée. Une vigilance particulière sera mise en place lorsque les prises de sang sont réalisées de manière rapprochée (J0/J1, J14/J15 et J28/J29). Pour les autres prises de sang, un délai minimum d’une semaine est mis en place entre 2 prélèvements. 5)Pour chaque prise de sang, les animaux seront contentionnés à l’aide de gilets de contention spécifiques pour limiter le stress des animaux. 6) Une récompense alimentaire sera donnée après les prises de sang et les vaccinations.

Choix des espèces

Des études ont déjà été réalisées chez les rongeurs (souris) mais aussi chez le lapin (modèle utilisé pour tester l’innocuité de l’adjuvant) et le porc (modèle proche de l’homme au niveau immunitaire ; étude de l’immunogénicité). L’objectif de ce projet est de compléter les résultats de l’étude réalisée sur le lapin (test d’innocuité et évaluation de l’efficacité suite à différentes conditions de conservation). Les animaux seront âgés de 8 semaines à leur arrivée. Ils auront 10 semaines lors de la première injection. Il est en effet, considéré que les lapins sont immunocompétents à 10 semaines d’âge. L’allotement se fait en fonction des poids des animaux à leur arrivée.

10 macaques à longue queue vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent des séances d'imagerie sous anesthésie, l'injection de traceurs dans le cerveau ou la pose d'une chambre d'enregistrement par trois à quatre chirurgies de six à sept heures, puis des enregistrements cérébraux pendant plusieurs mois sur animal vigile entraîné à des tâches, sous contrôle de la boisson. Le porteur justifie ce contrôle hydrique par la coopération de l'animal et euthanasie les dix individus pour analyser leur cerveau. Les retombées annoncées pour les troubles humains de la conscience et l'épilepsie sont renvoyées au moyen et long terme.

Objectifs

La connectivité étendue du claustrum avec le cortex suggère son implication dans les fonctions cognitives supérieures, y compris la conscience. Des résultats récents chez la souris remettent en question la globalité des interactions entre le cortex et le claustrum et donc leur implication dans les fonctions cognitives supérieures telles que la conscience. L’objectif du projet est donc de clarifier le role du claustrum dans les fonctions corticales chez le primate non-humain en réalisant des investigations anatomiques et physiologiques. Nos travaux préliminaires suggèrent que le macaque présente des caractéristiques inattendues propres aux primates concernant l'intégration du claustrum dans le réseau cortical global, il occupe une position centrale et est fortement connecté avec l’ensemble du cortex. L'achèvement de ces travaux dans le cadre du présent projet nous permettra de construire une matrice détaillée des connections entre le claustrum et le cortex afin de déterminer la centralité du claustrum dans le réseau cortical interaréal. En fonction du contexte, l’activité cérébrale transite rapidement entre deux états cérébraux fondamentaux en fonction du contexte : un état au repos et un état actif. Les transitions rapides entre différents états et leurs distributions spatiales en fonction des exigences comportementales sont une caractéristique majeure et encore mal comprise du cerveau. Notre hypothèse de travail est que la position centrale du claustrum dans le réseau cérébral lui confère un rôle privilégié en facilitant l'orchestration des changements rapides d'états du cerveau. Nous aborderons cette question en utilisant des enregistrements multisites de plusieurs aires corticales et du claustrum lors de différents états comportementaux chez le PNH. Nous mettrons en relation les modèles de connectivité fonctionnelle et anatomique à grande échelle. Ces résultats pourraient permettre des progrès sans précédent dans la compréhension des fonctions cognitives supérieures chez les primates.

Bénéfices attendus

Les questions scientifiques abordées dans le projet sont de nature fondamentale et, comme toute recherche fondamentale en neurosciences, ont une incidence sur les questions de santé et de maladie humaines. Le choix des animaux est significatif : Le macaque est un modèle de choix pour les neuroscientifiques du monde entier, il possède de nombreuses aires corticales similaires à celles de l’homme, avec des propriétés fonctionnelles et cognitives comparables. Seul le singe présente une hiérarchie des aires corticales qui ressemble étroitement à celle de l'homme. De plus, nos résultats préliminaires suggèrent que le claustrum des primates présente des différences significatives par rapport au claustrum des rongeurs, ce qui pourrait être directement pertinent pour les processus cognitifs, y compris les transitions entre différents états du cerveau, que nous abordons ici. Ainsi, les bénéfices immédiats de nos travaux chez le singe sont pour l'interprétation de la structure et de la fonction du cortex humain, où il est évident que les expériences invasives sur les circuits cérébraux ne peuvent être réalisées. Le projet étudie les mécanismes cérébraux à grande échelle qui sont probablement impliqués dans les fonctions cognitives les plus élevées, y compris les différents états de conscience, mais aussi dans l'épilepsie. Le lien avec l'épilepsie est plausible car une des hypothèses sur le rôle du claustrum est qu’il prévient la propagation incontrôlée de vagues d’activité excitatrice en stabilisant le réseau cortical par rétroaction inhibitrice. Ainsi les bénéfices à moyen et/ou long terme seraient l’utilisation de nos résultats à des buts thérapeutiques en médecine appliquée dans le traitement des troubles de la conscience et des épilepsies e.g. par stimulation du claustrum, après validation sur des modèles précliniques.

Procédures

Pour l’étude des connections anatomiques, les animaux seront soumis sous anesthésie générale à des examens d’imagerie (1 scanner de 10min et 2 sessions d’IRM de 3-5 heures chacune) puis à l’injection de traceur dans le cerveau (1 chirurgie de 6-7 heures) avant d’être euthanasiés pour analyser le marquage neuronal. Pour l’étude des connections fonctionnelles, les animaux seront soumis sous anesthésie générale à des examens d’imagerie (1 scanner de 10min et 2 sessions d’IRM de 3-5 heures chacune) puis à la fixation d’une chambre d’enregistrement (3 chirurgies de 6-7 heures à plusieurs semaines d’intervalle). Les animaux sont entraînés à effectuer des tâches comportementales cognitives et l’activité cérébrale est enregistrée pendant plusieurs mois sur animale vigile. Les animaux sont ensuite euthanasiés pour vérifier avec précision les sites d’enregistrements.

Impact sur les animaux

Le bien-être de l’animal suivant les procédures chirurgicales fait l’objet d’un suivi régulier afin d’adapter le niveau d’antalgiques au besoin . En dehors de la période post-opératoire, les effets indésirables potentiels sont principalement liés à l’hygiène de l’implant : en cas d’infection ou d’inflammation constatée autour de l'implant, lors des soins réguliers de l'animal par les expérimentateurs, une intervention rapide est prévue en consultation avec le vétérinaire (e.g. antibiogramme et traitement antibiotique). Il existe un risque rare que l’implant devienne non fonctionnel (casse, réaction de rejet tissulaire, infection non contrôlée par voie systémique), dans ce cas l’implant est retiré lors d'une procédure chirurgicale, la plaie nettoyée parfaitement et refermée, et l'animal traité par antibiotiques. Dans chacun de ces cas le protocole est interrompu et l’animal placé sous surveillance accrue. Toutes les expériences sur les animaux sont réalisées dans le souci du bien-être des animaux. La condition de base de toutes les expériences avec des singes éveillés et entraînés au comportement est la coopération de l'animal afin qu'il puisse accomplir les tâches comportementales de manière concentrée, persévérante et précise. Or, il n'est capable de le faire que s'il n'est ni malade, ni apeuré, ni distrait. D'autre part, l'ensemble de la situation d'élevage des singes joue un rôle décisif. En effet, seul un animal vivant dans un environnement intact et stimulant est motivé et curieux, et peut donc être entraîné. Il est réalisé un suivi régulier du poids et du niveau d’hydratation de l’animal (pendant la période de contrôle hydrique), de l‘hygiène de l’implant et du niveau de douleur suite aux actes chirurgicaux. En cas de signes cliniques de déshydratation (muqueuses sèches, perte d'élasticité de la peau (plie de peau), concentration de l'urine, réduction en humidité des fèces fraîches, perte de poids corporel), le supplément en eau est augmenté après le travail et discuté avec le vétérinaire. En cas de perduration des signes de déshydratation, nourriture et liquides en biberons sont mis à disposition jusqu'à ce que l'animal ait retrouvé son poids normal. Les causes seront recherchées et discutées avec le vétérinaire, et une adaptation de la procédure de contrôle hydrique sera alors mise en place.

Devenir

A l’issue de chaque procédure, les animaux seront euthanasiés. L’analyse post-mortem du cerveau et donc l’euthanasie des 10 animaux est nécessaire à la validation scientifique projet (quantification des connexions du claustrum et validation de la position anatomique de façon précise des sites d’enregistrements).

Remplacement

La mesure de l'électrophysiologie dans le cortex n'est possible qu'avec des méthodes invasives (enregistrements de cellules individuelles), car elles seules fournissent la résolution spatiale et temporelle nécessaire pour répondre à la question. Les méthodes non invasives telles que l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), l'électroencéphalographie sont donc exclues. L'étude des activités unitaires neuronales in-vivo étant essentielle pour la question de recherche, il est impossible de réaliser les expériences sur des cultures in-vitro. Enfin, les simulations informatiques ne peuvent pas répondre à nos questions de recherche car il n'y aura pas de modèle informatique suffisamment précis du cerveau d'un primate dans un avenir prévisible. En ce qui concerne la connectivité anatomique, seul le traçage peut fournir la connectivité inter-aires dirigée et pondérée dont nous avons besoin. Nous avons démontré par ailleurs que la mise en évidence des voies neuronales par IRM de diffusion (tractographie) présente pour l’instant un grand nombre de faux positifs, et l'absence de directionnalité la rendent inadéquate pour le présent projet. Néanmoins, nous utiliserons plusieurs approches statistiques et paramétriques afin d'optimiser la correspondance entre le traçage des voies neuronales et la tractographie. Nous développons également de nouveau protocoles d’IRMd afin d’augmenter la résolution spatiale et donc la précision des mesures. Cela permettra, tant ici que pour de futures expérimentations, d'utiliser l’IRMd, méthode absolument non invasive. Nous utilisons des modèles statistiques pour modéliser les comptages et ainsi comparer la variabilité intra- et inter-individuelle, e.g. en utilisant des modèles linéaires généralisés. Ces modélisations devraient permettre à terme de valider ou du moins d’estimer le degré de validité des mesures réalisées avec de nouveaux protocoles d’IRMd en comparaison avec les mesures issues du traçage neuronal via des traceurs fluorescents rétrogrades.

Réduction

Notre approche pour la réduction du nombre d’animaux se base sur une amélioration des techniques utilisées, une approche statistique prospective et le partage des données acquises dans ce projet. Le nombre de traceurs pouvant être utilisé simultanément a été augmenté de 3 à 4, réduisant ainsi le nombre d'animaux utilisés. Notre expérience montre que le risque d’une mauvaise position du site d’injection (contamination de l’aire adjacente ou de la matière blanche sousjacente), liés aux limites de résolutions de l’IRM et de la caméra du système de navigation cérébrale (1mm), représente environ 25% des cas. Afin de réduire le nombre d’animaux utilisés, nous ne prévoyons pas d’utiliser plus d’animaux que nécessaire une fois que 8 régions différentes du claustrum auront été correctement ciblées (e.g. si toutes les injections de traceurs étaient correctement placées dans deux animaux, nous ne prévoyons pas d’utiliser plus d’animaux pour cette procédure). Le nombre d'animaux utilisés est déjà réduit au niveau indispensable (1 animal par site d’injection permet d’obtenir la connectivité empirique pour ce site pour des connexions impliquant plus de 8 neurones par région). Nous utiliserons plusieurs approches statistiques et paramétriques afin d'optimiser la correspondance entre le traçage de voie et la tractographie (IRMd) et les données de ce projet y seront intégrées afin d’augmenter la puissance statistique. Cela permettra, tant ici que pour de futures expérimentations, d'utiliser l'IRMd, absolument non invasive. La modélisation (modèles linéaires généralisés) des comptes issus du traçage de voie et de la tractographie, permettrons de caractériser la variabilité intra- et interindividuelle pour ces deux types de mesures de la connectivité. Pour l’étude de la connectivité fonctionnelle, deux animaux constituent le minimum internationalement reconnu pour la publication des résultats. D'autres animaux sont prévus uniquement si cela s'avérait absolument nécessaire, par exemple si l'un des animaux tombait malade et serait retiré de l'expérience. Toutes les données issues de ce projet seront partagées dans un premier temps avec les différents collaborateurs directement impliqués dans l’analyse des données et la modélisation et, dans un deuxième temps, via des sites de partage pour l’utilisation de ces données par la communauté scientifique (e.g. Zenodo).

Raffinement

Une attention particulière est portée à l'animal après la chirurgie. Une grille de score post-opératoire nous permet d’évaluer, en fonction de critères spécifiques à l'espèce, les signes indicateurs de gêne ou de souffrance plusieurs fois par jour et d'adapter le traitement antalgique si nécessaire. Ces critères prennent en compte l'apparence de l'animal, les signes cliniques (température et les fréquences cardiaque et respiratoire), son comportement, la prise de nourriture et de boisson et l'aspect de la zone opérée. Le suivi de la douleur est évalué par 2 ou 3 personnes indépendantes (expérimentateurs et zootechniciens). Par ailleurs, nous avons mis en place des techniques d’enrichissement de l’environnement. Concernant le conditionnement comportemental des animaux, nous faisons appel à une méthode d’entrainement progressive qui se base sur l’habituation et le volontariat de l’animal. Nous avons raffiné les étapes d’imagerie, en supprimant la procédure chirurgicale d’implantation d’un marqueur de navigation cérébrale, grâce au nouveau système de navigation cérébrale qui utilise le scanner CT (ou tomodensitométrie) pour aligner les images d’IRM avec un scan du crâne réalisé en per-opératoire par des caméras infrarouge pour la navigation cérébrale. Le fait d’utiliser un système d’enregistrement semi-chronique constitue également un raffinement de la procédure, les électrodes ne sont pas rétractées en dehors du cerveau après chaque session, évitant ainsi la pénétration répétée de la dure mère inévitable pour les enregistrements aigus et qui peut être douloureuse pour l’animal.

Choix des espèces

1) le cortex cérébral n’existe que chez les mammifères et 2) les fibres inter-aires sont limitées à la matière grise chez le rongeur et donc invisibles à l’IRM. Pour ces raisons, pour étudier simultanément les connexions en IRM et en microscopie, nous pouvons utiliser le carnivore ou le primate non humain. D’autre part, l’homologie entre l’homme et le carnivore est relativement pauvre mais beaucoup plus importante avec le primate non humain (PNH). Le primate non humain est donc un modèle de choix en neurosciences cognitives pour comprendre le cerveau humain. De nombreuses publications démontrent une forte homologie entre le connectome cortical de l’homme et du PNH mais également de nombreuses différences avec celui du rongeur. Nous utilisons des animaux adultes (post puberté) avec une connectivité complètement mature au moment de l’expérimentation.

3 vaches laitières vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis réintégrées au troupeau de la ferme expérimentale. Elles subissent la pose chirurgicale d'une canule provisoire du rumen sous anesthésie locale, son retrait trois mois plus tard et entre 13 et 21 prélèvements de sang. Le porteur présente ce dispositif temporaire comme un raffinement des grosses canules permanentes posées à vie, et décrit un suivi de la douleur par grilles comportementales et dosages hormonaux. L'objectif déclaré est d'affiner les méthodes d'étude de la digestion pour le "rationnement" des vaches laitières.

Objectifs

L’élevage bovin laitier doit faire face à de nombreux enjeux, tels que limiter les impacts environnementaux et la compétition avec l’alimentation humaine. Ceci nécessite d'identifier des solutions d’alimentations plus diversifiées qu’auparavant et qui se doivent de favoriser les concepts d'agroécologie et une bonne santé pour l’animal, l’homme et la planète. Pour répondre à tous ces enjeux, il est important de continuer à développer des méthodes d’analyses fines des processus de digestion dans le rumen en recherche. En effet, la spécificité de la digestion microbienne des ruminants fait que la production en certains (micro)nutriments (acides gras volatiles, certaines vitamines et minéraux), l’ammoniaque qui est une source de pollution, et la moitié des acides aminés absorbés dans l’intestin, sont produits dans le rumen. Leur production et leurs éventuelles carences ou excès (sources de pollution) doivent être évaluées. L’objectif de ce projet est de proposer et tester une alternative à l’emploi de grandes canules permanentes du rumen sur vaches laitières. Il s’agit premièrement de mettre au point une technique moins invasive que la pose de canules permanentes, à savoir la pose et le retrait d'une mini canule provisoire du rumen (miniaturisation), et deuxièmement de tester la fonctionnalité de ce nouveau dispositif.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus sont à l’issue du projet de pouvoir continuer d’étudier les mécanismes fins de la digestion en recherche pour concevoir des solutions d’alimentation favorisant les concepts d'agroécologie tout en raffinant la procédure. Cette nouvelle technique permettra une récupération plus rapide des animaux du fait d’une intervention plus courte et moins invasive grâce à la miniaturisation. Enfin, les animaux ne seront équipés de ces dispositifs que pour la durée d'un essai et non toute leur vie. Ils pourront retourner ensuite dans un troupeau classique pour retrouver une vie de vache laitière similaire à celle que l’on peut observer dans les troupeaux commerciaux.

Procédures

Une intervention chirurgicale courte (environ 45 min) sera pratiquée sous anesthésie locale au maximum sur 3 animaux. Le retrait de la canule sera pratiqué 3 mois plus tard (intervention de moins de 10 min) sous anesthésie locale. Des prises de sang seront pratiquées sur ces animaux avant et après l’intervention chirurgicale (13 à 15 réparties sur 2 semaines et demi) et avant et après le retrait de la canule (13 à 21 prélèvements répartis sur 4 semaines) afin d’analyser des biomarqueurs du stress et de la douleur. Chaque prise de sang ne dure que 2 à 3 minutes.

Impact sur les animaux

Les principaux risques sont une douleur opératoire lors de la pose de la mini canule et post-opératoire temporaire ainsi qu’un léger risque d’infection après la pose. La pose de la canule nécessite également que l'animal soit mis à la diète alimentaire et hydrique pour 24 h au maximum. Au moment du retrait de la canule, un léger écoulement peut survenir durant quelques heures, ce qui pourrait retarder la cicatrisation naturelle. En dehors des phases de pose et de retrait de la canule, l'animal ne subira pas d’effet indésirable.

Devenir

Les trois animaux utilisés dans ce projet seront réintégrés dans le troupeau classique de la ferme expérimentale pour retrouver une vie de vache laitière similaire à celle que l’on peut trouver dans les troupeaux commerciaux.

Remplacement

Dans certains cas expérimentaux, notamment pour l'étude des mécanismes fins de la digestion qui nécessite des prélèvements fréquents en cinétique du contenu du rumen ou des perfusions continues de marqueurs de la digestion ou de nutriments absorbés dans le rumen, nous ne pouvons pas utiliser de méthodes alternatives à l'utilisation de vaches laitières provisoirement canulées du rumen.

Réduction

Ces procédures permettront de réduire le nombre de vaches canulées de façon permanente du rumen. Nous avons réduit au maximum les effectifs de cet essai avec seulement trois animaux utilisés dans cette demande d'autorisation. Pour vérifier toutes les étapes, nous devons les confirmer avec au moins une répétition. Il serait vraiment très difficile de tirer des conclusions robustes avec seulement un seul animal. Nous souhaitons faire la demande pour seulement pour 3 vaches, le vétérinaire maitrisant l'acte chirurgical. Deux animaux seront d’abord opérés. Un troisième animal est prévu soit si le vétérinaire souhaite modifier un peu sa technique opératoire, soit si nous décidons de modifier un peu la fonctionnalité pour des raisons de praticité.

Raffinement

Cette procédure vise à raffiner nos méthodes chirurgicales par un acte moins invasif avec une durée d'invention diminuée à 45 min, réalisée sous anesthésie locale et une diète hydrique et alimentaire réduite à 24 h ou moins. Tout ceci permettra une récupération plus rapide des animaux. Des perfusions de solutions réhydratantes et de nutriments sont apportées à l'animal pour éviter la gêne entrainée par la diète. Lors de la pose, en phase post-opératoire et lors du retrait de la mini canule, un protocole médicamenteux établi par les vétérinaires (des anti-inflammatoires ainsi que des antalgiques lors de la pose et du retrait et des antibiotiques lors de la pose) est adopté pour permettre une prise en charge optimale de la douleur. Pour vérifier l’efficacité de cette prise en charge, des grilles comportementales seront mises en œuvre (au moment de la pose et du retrait de la mini canule temporaire) sur 2 semaines ce qui permettra d'adapter si besoin le protocole médicamenteux (antalgiques et/ou anti-inflammatoire). Les grilles comportent des critères relatifs aux comportements (changements de comportements, postures antalgiques, etc.), des mesures de paramètres zootechniques (ingestion, production de lait etc.) et physiologiques (température rectale, fréquences cardiaque et respiratoire, etc.), et des critères relatifs à l’aspect de la cicatrice. Des prises de sang sont réalisées en parallèle des grilles comportementales pour vérifier l'évolution d'une hormone indicatrice du stress (cortisol sanguin) et des protéines de l’inflammation (haptoglobine et interleukines). Pour éviter toute irritation s’il y a un léger écoulement lors de la phase de cicatrisation, deux pommades cicatrisantes prescrites par un vétérinaire pourront être utilisées. Enfin, les prises de sang ne provoquent aucune gêne car elles sont réalisées via un cathéter posé sous anesthésie locale qui reste en place sur toute la durée des prises de sang.

Choix des espèces

La problématique de l’étude des mécanismes fins de la digestion ruminale est importante chez les ruminants, en particulier les vaches laitières adultes qui représentent la majeure partie des animaux des élevages bovins laitiers pour lesquels des recommandations alimentaires sont établies. Ceci nécessite de travailler sur cette espèce pour proposer des recommandations alimentaires. Les vaches seront de race Prim’ Holstein. Il s’agit de la race de vache laitière la plus répandue dans le monde.

80 rats Wistar âgés de 18 mois vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent chaque jour une solution bactérienne et subissent quinze prélèvements de sang sur animal vigile, une restriction alimentaire entraînant environ 10 % de perte de poids et une mise en cage individuelle. Le porteur teste un probiotique censé limiter la fonte musculaire, présenté comme un futur produit à destination des séniors. Il affirme qu'évaluer l'effet sur le muscle rend "nécessaire" le passage par l'animal.

Objectifs

Le projet vise à valider in vivo la capacité d'un probiotique (Limosilactobacillus muscosae seul ou en association avec L. casei) à limiter la fonte musculaire chez des rats dénutris, animaux modèles du syndrome de fragilité de l'Homme.

Bénéfices attendus

Le projet participera au développement d'un nouveau probiotique à destination des séniors favorisant la sensibilité à l'insuline et améliorant la régulation de la glycémie. Cet effet santé du probiotique permettra de limiter la fonte musculaire liée à l'âge (sarcopénie) et donc de limiter la dépendance des personnes âgées fragiles.

Procédures

Les animaux recevront une solution bactérienne quotidiennement et subiront des mesures de composition corporelle, de mesure de leur métabolisme protéique et l'analyse de leur sensibilité à l'insuline. ceci impliquera au total 15 prélèvements de sang sur animaux vigiles répartis sur la durée du projet de 1 mois.

Impact sur les animaux

Perte de poids (environ 10%) associée à une restriction alimentaire. Stress associé à une mise en cage individuelle.

Devenir

Les animaux seront mis à mort à l'issue de la procédure, des prélèvements d'organes devant être effectués pour analyses.

Remplacement

Ce projet vise à valider cette propriété in vivo et à tester son efficacité sur la masse musculaire. L'action d'un probiotique est à la fois directe (sur les cellules intestinales) mais aussi indirecte (sur d'autres organes via des médiateurs). Pour tester l'effet de ce probiotique sur le métabolisme musculaire, il est donc nécessaire de passer par une expérimentation sur animaux modèles.

Réduction

Pour ce projet 80 animaux seront utilisés. Ils seront répartis en 5 groupes de 16 animaux. Le nombre d'animaux a été limité au nombre minimum nous permettant d'avoir des résultats significativement différents entre les groupes, ce nombre a été déterminé par test statistique et grâce à l'expérience du laboratoire sur l'utilisation de ce modèle animal.

Raffinement

Les animaux bénéficieront d'un enrichissement de leur milieu de vie et seront observés quotidiennement, y compris le week-end et les jours fériés, par des animaliers expérimentés. En cas d’apparition d’un point limite l’animalier alertera les responsables de l’étude. Les animaliers et les responsables de l’étude effectueront une observation plus poussée de l’animal et renseigneront le tableau d’observation des points limites. Si 3 points limites notables ou 1 point limite grave sont observés, nous utiliserons l’arbre décisionnel afin de décider si l’animal sera soigné ou euthanasié.

Choix des espèces

Les animaux utilisés seront des rats Wistar âgés de 18 mois. Notre laboratoire possède une forte expérience d'utilisation du rat âgé en tant que modèle de la sarcopénie humaine. Le rat est un animal de choix pour les études sur le vieillissement, son espérance de vie étant de 24 mois.