Recherche appliquée

7 moutons vont être utilisés, tous tués, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit deux opérations cardiaques, l'une de quatre heures pour créer un modèle de fibrillation atriale, l'autre jusqu'à six heures pour déclencher le trouble et l'analyser. Les organes sont ensuite prélevés et mis en commun pour d'autres études du laboratoire. Le porteur annonce, si les résultats sont concluants, une première étude clinique au bout de deux ans, bénéfice suspendu à cette condition face aux dix heures de chirurgie subies par chaque mouton.

Objectifs

La fibrillation atriale est un trouble du rythme cardiaque fréquent (battements cardiaques rapides, désorganisés et irréguliers) pouvant entraîner des palpitations, de la fatigue et augmenter le risque de complications (ex : accident vasculaire cérébral). La présente étude animale vise à déterminer si les cellules cardiaques malades (ou zones de conduction anormale) sont associées à une hausse de la fibrillation atriale persistante. Et également, de montrer que l'élimination de ces cellules permet de réduire le risque de développer de la fibrillation atriale. In fine, les zones de conduction anormale pourraient correspondre à des cibles potentielles d’ablation en dehors des veines pulmonaires chez les patients présentant de la fibrillation atriale et ainsi améliorer significativement leur prise en charge et le traitement de la maladie.

Bénéfices attendus

Le but de ce projet est de permettre de valider l’importance du traitement des « zones malades » dans le cœur pour permettre à moyen terme un meilleur traitement des problèmes d’arythmie cardiaque chez les patients pris en charge. Si les résultats de l’étude sont concluants, ils pourraient faire l’objet d’une première campagne d’étude clinique à la fin du projet (2 ans).

Procédures

Les animaux inclus auront deux opérations chirurgicales, une première pour la création du modèle de fibrillation atriale d’une durée de 4 heures maximum et une seconde pour induire la fibrillation et faire les analyses, d’une durée de maximale de 6 heures.

Impact sur les animaux

Effets fréquents, de sévérité légère à modérée : Somnolence, confusion ou agitation au réveil, Diminution transitoire de l’activité et de l’appétit, Hypothermie liée à l’opération, Récupération lente ou incoordination, Douleur post-opératoire Effets rares, potentiellement modérés à sévères : Complications respiratoires (trouble respiratoire, hypoventilation, obstruction au réveil), Complications cardiovasculaires (hypotension, arythmies), Régurgitation avec risque d’aspiration, Troubles métaboliques (perturbations de la glycémie), Complications liées à l’intubation ou à la position (lésions de pression, irritation des voies aériennes).

Devenir

Les animaux seront euthanasiés en fin de procédure pour des analyses post-mortem. Les organes et tissus prélevés seront mis en commun et utilisés pour différentes études internes du laboratoire.

Remplacement

Le but de l’étude étant de démontrer la faisabilité et l’efficacité de ce traitement chez l’homme. le modèle animal est nécessaire pour valider nos hypothèses et en cas de résultat positif nous permettre de lancer une étude clinique. Nous ne pouvons malheureusement pas valider ce concept par une simulation ou des analyses statistiques.

Réduction

Le nombre d’animaux a été défini à partir des données de la littérature et du design expérimental. Ce protocole permet de maximiser les données obtenues par animal (électrophysiologie, histologie et imagerie), limitant ainsi le nombre total d’animaux nécessaires.

Raffinement

Dès la phase d’acclimatation, une habituation à l’EU est mise en place avant le début de l’étude, avec des manipulations régulières des animaux afin de les familiariser à la présence humaine et de réduire leur stress. Lors des phases expérimentales, les animaux seront sous anesthésie générale et analgésie appropriée avec une ventilation mécanique et une surveillance. Si l’état de l’animal le nécessite, les responsables de projet et/ou les vétérinaires pourront intervenir pour adapter les soins analgésiques. Si un point limite est atteint, l’animal fera l’objet d’une évaluation clinique et des mesures correctives adaptées seront mises en place (soins, traitement analgésique,...). Si l’état de l’animal ne s’améliore pas et ne permet pas un retour à son état basal malgré ces mesures ou si une souffrance persistante est observée, une décision d’euthanasie pourra être prise afin d’éviter toute souffrance prolongée.

Choix des espèces

Les Ovins sont moins susceptibles de présenter une fibrillation ventriculaire lors des manipulations cardiaques par rapport au modèle porcin. En outre, le modèle ovin se prête parfaitement à la création de lésions chroniques, comme cela a déjà été montré dans des travaux scientifiques publiés. 12 mois d’âge : robustesse des animaux à cet âge, uniformité et contrôle des données, physiologie et anatomie proches de l'Homme notamment en terme de taille et poids des organes, réduction de la variabilité biologique liée à la maturation ce qui facilite les comparaisons et l'interprétation des résultats.

Tuées pour extraire les émetteurs implantés et les renvoyer au fournisseur, 180 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Sous anesthésie, chaque souris reçoit un émetteur miniaturisé mesurant l'activité cérébrale, et certaines développent une forme de narcolepsie avant de recevoir des traitements par voie orale. Hébergées seules pour éviter qu'elles n'abîment les implants, elles servent à évaluer de nouveaux candidats médicaments agissant sur le système nerveux. Le porteur annonce ces données comme "indispensables" avant un éventuel passage en clinique, bénéfice renvoyé au long terme.

Objectifs

L'électroencéphalographie (EEG), technique permettant de mesurer l’activité électrique du cerveau, s'est très largement répandue au sein des laboratoires pour différencier précisément les effets des molécules actives sur le système nerveux et aider ainsi à leur classification thérapeutique (hypnotiques, sédatifs, tranquilisants, psychotropes, anti-épileptiques...). Vers les années 2000, la technique a fortement évolué avec l'apparition d’émetteurs miniaturisés implantables (télémétrie), permettant de mesurer, chez la souris et sans contrainte filaire, les activités électriques cérébrales et musculaires, la température corporelle, l’activité motrice ; soit en condition basale, soit en réactivité à des stimulations. Ainsi, en étudiant les modifications des signaux EEG, il est possible d’en déduire l’état de vigilance de l’animal : par exemple, en éveil (actif / passif) ou endormi (sommeils léger / profond / rêves). Ce projet vise à poursuivre nos travaux de recherches en évaluant les effets de nouveaux candidats médicaments sur les enregistrements EEG/Température/Activité, chez la souris normale ou développant des pathologies proches de certaines pathologies humaines rares altérant la vigilance comme la narcolepsie à l'origine d'endormissements anormaux arrivant alors que la personne est active durant sa journée. Bien qu’il soit nécessaire d’individualiser les souris, la télémétrie permet de réaliser ces mesures, à distance, sans présence humaine, sur des animaux non contraints et gardés dans leur environnement d’hébergement, limitant ainsi les facteurs de stress et d’anxiété liés aux manipulations expérimentales.

Bénéfices attendus

En comparaison aux effets connus sur l'activité cérébrale chez la souris de produits déjà commercialisés, ce projet permettra d’évaluer de nouvelles molécules issues de la recherche agissant sur le Système Nerveux Central. Dans le cadre d’une évaluation sur la souris narcoleptique, ce projet permettra d'évaluer la capacité des composés à diminuer la survenue des épisodes de somnolence. A long terme, ce projet permettra de générer des données scientifiques indispensables au processus de recherche de nouveaux candidats médicaments, notamment avant le passage en phase de développement d’un candidat pour des tests cliniques réalisés chez l'homme.

Procédures

Jeunes adultes, sous anesthésie générale, les animaux recevront un émetteur miniaturisé pour enregistrer le fonctionnement du cerveau selon les méthodes établies pour l'espèce. Certains animaux développeront en grandissant une pathologie proche de la pathologie humaine – envie de dormir, apparition de rêves pendant leur activité, perte de tonus, parfois obésité - dont les symptômes seront évalués et potentiellement diminués par les traitements (donnés oralement, de façon aigue, à une fréquence d'une administration tous les 3 à 4 jours et une semaine sans traitement chaque mois). L'expérience nous a montré qu'il était préférable que les animaux restent hébergés individuellement pour limiter l'agressivité entre eux.

Impact sur les animaux

A réception dans nos locaux, les nuisances attendues sur les animaux soumis à ce projet seront les nuisances liées au développement spontané de la pathologie pour les souris narcoleptiques, les problèmes potentiels de tolérance aux produits qui seront administrés (amertume, acidité, fréquence et répétition des traitements), le stress lié à l'individualisation de l'hébergement ou encore celui provoqué lors de la manipulation des cages, la contention puis l'administration orale des produits.

Devenir

A l'issue de chaque procédure, les animaux seront mis à mort pour extraire les télémètres et les retourner chez le fournisseur en vue de leur reconditionnemnt pour réutilisation.

Remplacement

L'étude des mécanismes impliqués lors des phases d'éveil/sommeil et les transitions anormales d’un état vers un autre ne peut se faire que sur des animaux vivants et ayant développé la pathologie étudiée. A ce jour, la littérature ne fournit pas de méthode alternative suffisamment développée pour répondre aux objectifs du projet.

Réduction

Au départ, une cohorte implantée comprend un effectif maximum de 18 animaux opérés. Environ 4-5 semaines après la chirurgie, les effets de nombreux composés à différentes doses pourront être étudiés sur une durée maximale de 12 mois. Ce nombre d'animaux permet par ailleurs d'obtenir des tests statistiques robustes. Les produits testés seront comparés entre eux et aux mêmes références pour limiter le nombre d’expériences. La détection des vigilances est entièrement automatisée pour gagner en rapidité d’analyse et supprimer toute subjectivité de l’opérateur quant aux résultats obtenus.

Raffinement

Les animaux sont hébergés individuellement en cage ouverte dans une pièce qui leur est dédiée (avec température et hygrométrie contrôlées). Hors période d’acquisition et pour réduire le stress de l’individualisation, les cages sont rapprochées les unes des autres sur le portoir afin de favoriser les contacts olfactifs et visuels entre individus. Après livraison dans nos locaux, une période de quelques semaines d'acclimatation est prévue pour s’assurer de la reprise d’un cycle éveil/sommeil régulier avant toute expérimentation ; durant cette phase, les souris sont aussi habituées à être manipulées fréquemment par l’expérimentateur chargé des traitements. Tout au long de l’étude, les animaux disposent d'un milieu fortement enrichi (tunnel suspendu ou pas, igloo surmonté d’une roue d’activité, bûchette en bois, lambeaux de papier absorbant, croquettes au sol avec quelques graines de tournesol, papier ciselé pour constituer leur nid) avec accès libre à l'eau et à la nourriture. Cet environnement n’est renouvelé en totalité qu’une fois tous les 15 jours pour limiter le stress lié aux changements trop répétés. Les animaux sont observés tous les jours (week-end compris) et leur poids est suivi au moins une fois par semaine. Une fiche de contrôle du bien-être animal est renseignée de façon hebdomadaire. Les membres de la structure bien-être animal effectuent de leur côté une observation mensuelle de tous les animaux sur site et leur avis quant au statut sanitaire et le devenir d’un animal sera considéré comme prioritaire au choix scientifique de l’expérimentateur. En cas de nécessité d'une administration de deux composés, ils seront d’abord mélangés entre eux pour n’être donnés qu’une seule fois, tout en conservant un même volume d’administration.

Choix des espèces

Il est scientifiquement reconnu que les effets des molécules agissant sur l’activité cérébrale recueillis chez la souris sont pertinents par rapport à ceux décrits chez l’homme et que les enregistrements des paramètres dans cette espèce sont robustes et fiables. D’autre part, les modèles transgéniques développés chez la souris sont particulièrement proches de la pathologie humaine. La pertinence de l’espèce souris s’applique aussi quant à la quantité de produit nécessaire à synthétiser. Les animaux sont utilisés au stade de jeunes adultes.

Toutes tuées pour prélever leur tissu nerveux à plusieurs stades de la maladie, 1 095 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Ces souris porteuses d'une mutation liée à l'ataxie de Friedreich subissent des chirurgies cérébrales de 45 minutes à 3 heures, pose de fenêtre crânienne ou injections virales, puis des séances d'imagerie tête immobilisée de 30 à 45 minutes et des tests de coordination motrice, de marche et de force. Le projet prolonge un travail antérieur sur le même modèle et vise à explorer les circuits cérébelleux et à tester des thérapies géniques. Le porteur qualifie d'"indispensable" le suivi des protéines d'intérêt à plusieurs temps, ce qui justifie la mise à mort échelonnée des animaux.

Objectifs

L’ataxie de Friedreich (AF) est une maladie neurodégénérative rare et héréditaire qui provoque une perte progressive de la coordination motrice. Elle est causée par une perte de fonction de la frataxine, protéine clé du métabolisme du fer mitochondrial. Récemment, un nouveau modèle murin porteur d’une mutation ponctuelle dans le gène FXN (Fxn G127V KI/KI) a été généré (Fil et al., 2020). Cette mutation ayant été identifiée pour la première fois chez des patients atteints d’AF, ce modèle représente un outil préclinique particulièrement pertinent pour l’étude des mécanismes pathologiques et le développement de nouvelles approches thérapeutiques. Dans ce projet, nous visons à caractériser de manière approfondie les altérations du circuit cérébelleux aux stades pré-symptomatique et symptomatique, en utilisant l’imagerie in vivo. Cette approche constitue le seul moyen d’évaluer dynamiquement l’activité neuronale en tenant compte des interactions synaptiques, mais également d’explorer la fonction mitochondriale et les interactions neurones–glie au sein du cortex cérébelleux. Sur la base de ces données, nous mettrons en place des stratégies de modulation du circuit cérébelleux par des approches chimiogénétiques et de thérapie génique ciblée, afin d’évaluer leur potentiel pour restaurer les déficits comportementaux. Enfin, l’étude des modifications moléculaires associées permettra d’identifier des mécanismes d’intérêt pour le développement de futures thérapies chez les patients atteints d’AF. Ce projet prolonge et complète le projet déjà approuvé consacré à la première caractérisation du modèle G127V KI/KI, en apportant une analyse plus fine des dysfonctionnements mitochondriaux, des interactions cellulaires et des altérations des circuits cérébelleux. ous chercherons à comprendre comment l’activité et le métabolisme des neurones et des cellules gliales fonctionnent à la fois chez les animaux contrôles et G127V. L’accent sera mis sur les interactions neurones–glie et sur le partage de voies métaboliques essentielles, dont la perturbation pourrait contribuer aux dysfonctionnements observés dans l’AF. Les approches de modulation et de protéomique offriront l’opportunité d’identifier les voies clés nécessaires au maintien de l’activité neuronale, de l’homéostasie gliale et d’un état métabolique correct, et permettront de mieux comprendre les altérations propres à l’AF.

Bénéfices attendus

Ce projet contribuera à caractériser l’activité neuronale et gliale ainsi que la dynamique mitochondriale au sein du circuit cérébelleux dans un modèle préclinique de l’ataxie de Friedreich. Il fournira de nouvelles connaissances sur le rôle de la frataxine et les conséquences de sa perte de fonction, tout en permettant d’évaluer, d’un point de vue comportemental et moléculaire, la réintroduction de la frataxine dans des populations neuronales spécifiques affectées par la maladie. De plus, les voies ciblées identifiées mettront en évidence de nouvelles voies potentielles pour le développement d’interventions thérapeutiques chez les patients.

Procédures

Des tests comportementaux non invasifs seront réalisés afin d’évaluer la coordination motrice, la marche et la force musculaire. Chaque test dure entre 30 secondes et 5 minutes, pour un maximum de 15 minutes par session et par animal. Avant le début des tests, les animaux seront habitués à l’expérimentateur pendant 7 jours (10 à 20 minutes par jour et par animal) par des manipulations douces et progressives, afin de réduire le stress et d’assurer la fiabilité des observations. Au total, 120 animaux seront concernés par ces tests. Des interventions chirurgicales seront réalisées afin d’implanter des fenêtres ou des lentilles permettant l’observation directe du cerveau, ou pour injecter des vecteurs rendant certaines cellules visibles. Toutes les chirurgies seront effectuées sous anesthésie générale, avec une prise en charge adaptée de la douleur pendant et après l’intervention. La durée des interventions varie de 45 minutes (injections dans le cerveau) à 3 heures (implantation de fenêtre crânienne). Après la chirurgie, une période de récupération avec surveillance rapprochée et soins adaptés est prévue. Lorsque nécessaire pour garantir la sécurité des animaux et une récupération optimale, ceux-ci pourront être hébergés individuellement pendant la phase postopératoire. Après la phase de récupération, certains animaux participeront à des séances d’imagerie afin d’enregistrer l’activité cérébrale à l’état éveillé, au repos ou lors de tâches comportementales. Lors de ces sessions, la tête de l’animal est maintenue stable pendant 30 à 45 minutes. Une habituation progressive de 7 à 10 jours est mise en place, avec une augmentation graduelle de la durée, afin de limiter le stress et l’inconfort. Ces procédures concernent 720 animaux. Des injections ciblées dans le cerveau seront également réalisées pour moduler l’activité des cellules nerveuses ou de soutien, parfois en combinaison avec l’imagerie. Ces interventions concernent 160 animaux. Enfin, des analyses après le décès des animaux seront effectuées pour des études moléculaires et protéomiques, concernant 45 animaux. L’ensemble de ces interventions est conçu pour limiter le nombre total d’animaux utilisés, tout en assurant un suivi attentif et continu de leur bien-être.

Impact sur les animaux

Les données recueillies par notre laboratoire et par nos collaborateurs montrent que le modèle de souris utilisé pour l’ataxie de Friedreich ne présente pas de troubles moteurs marqués avant l’âge de 9 mois. Des signes légers de manque de coordination peuvent toutefois apparaître dès l’âge de 4 à 5 mois. Les tests de comportement réalisés chez les animaux sont non invasifs et n’entraînent pas de douleur. Ils peuvent cependant provoquer un stress léger et de courte durée, lié à la manipulation des animaux et à leur exposition à un environnement nouveau. Les séances d’imagerie nécessitent une immobilisation temporaire de l’animal, ce qui peut également générer un inconfort ou un stress transitoire, sans effet durable attendu. La chirurgie d’injection dans le cerveau et la pose d’une fenêtre crânienne constituent une intervention importante. Elles peuvent provoquer une douleur au moment de l’intervention ainsi qu’une gêne dans les jours suivants. Comme pour toute chirurgie, des complications post-opératoires telles qu’un saignement, une infection ou un gonflement peuvent survenir, mais elles restent rares et font l’objet d’une surveillance attentive afin de limiter l’inconfort des animaux.

Devenir

Tous les animaux du projet seront mis à mort pour prélever des tissus. Ces prélèvements seront utilisés pour plusieurs types d’analyses moléculaires et histologiques. Il est en effet indispensable de déterminer l’évolution du taux des protéines d’intérêt à plusieurs temps lors de l’étude.

Remplacement

Ce projet comprenant un axe d’études comportementales, il n’est pas possible de se passer du modèle animal. De plus, il n’est pas possible à l’heure actuelle de reproduire en culture des réseaux neuronaux complexes comme ceux que nous allons étudier. Des projets de culture cellulaire ont toutefois débuté dans l’équipe à partir de ce modèle pour répondre à d’autres questions biologiques.

Réduction

Pour limiter le nombre d’animaux utilisés dans ce projet, plusieurs mesures ont été mises en place. Tout d’abord, les mêmes animaux sont utilisés pour différentes expériences lorsqu’il est possible, en combinant des analyses comportementales, de microscopie in vivo, et des études histologiques ou moléculaires. Cela permet de réduire le nombre total de sujets nécessaires tout en conservant la pertinence scientifique des données. Les effectifs ont été calculés pour garantir une puissance statistique adéquate, en tenant compte de la variabilité attendue entre individus. Pour chaque groupe expérimental, des mâles et des femelles sont utilisés afin de tenir compte des différences sexuelles potentielles dans les phénotypes et les réponses aux interventions, avec un équilibre idéal de 50 % de chaque sexe. De plus, les animaux non utilisés pour certaines analyses sont réservés pour des expériences complémentaires ou des validations ultérieures, évitant ainsi la répétition inutile d’expériences. Les tissus collectés lors des interventions chirurgicales ou des euthanasies sont également exploités de manière optimale pour plusieurs types d’analyses (histologie, biologie moléculaire, protéomique), réduisant le besoin d’animaux supplémentaires. Enfin, des stratégies alternatives, telles que l’utilisation d’animaux transgéniques combinées à des injections virales ciblées, permettent de limiter le recours à des croisements complexes ou à de grandes cohortes d’animaux, tout en obtenant des résultats comparables. Ces approches contribuent à une utilisation plus efficace des animaux et à une réduction significative du nombre total de sujets nécessaires pour ce projet, tout en garantissant la représentativité des deux sexes.

Raffinement

Les animaux seront habitués à l’expérimentateur avant le début des manipulations afin de réduire leur stress. Des méthodes de manipulation douces et peu stressantes seront utilisées, comme l’utilisation de tunnels ou la prise des souris dans la main, plutôt que par la queue. La prise en charge de la douleur pendant et après l’intervention chirurgicale repose sur un protocole antidouleur complet, mis en place en collaboration avec la vétérinaire référente de la structure. Après la chirurgie, les animaux pourront être hébergés individuellement lorsque cela est nécessaire pour assurer leur sécurité et une surveillance adaptée durant la période de récupération. Pendant cette période, un enrichissement supplémentaire de l’environnement sera fourni (matériel de nidification, éléments à explorer) afin de limiter le stress et de prévenir l’apparition de comportements anormaux. Un suivi vétérinaire quotidien sera réalisé pendant 10 jours à l’aide d’une grille d’évaluation permettant de détecter rapidement tout signe d’inconfort ou de douleur. Plusieurs traitements antidouleur sont disponibles et pourront être ajustés si nécessaire. Des critères d’arrêt adaptés à cette chirurgie ont été définis afin de prévenir toute souffrance inutile. Ils incluent notamment l’observation de la prise de nourriture et d’eau, de l’état général, du toilettage et des déplacements de chaque animal. Les traitements seront administrés via l’eau de boisson, légèrement sucrée pour en faciliter la prise, ce qui permet d’éviter toute manipulation supplémentaire et limite le stress des animaux.

Choix des espèces

Le projet utilise exclusivement des souris-modèles génétiquement altérées présentant une diminution de la frataxine, ainsi que des animaux témoins de type naturel. Ce modèle reproduit de manière fidèle les déficits cellulaires et comportementaux observés chez les patients atteints d’ataxie de Friedreich, tout en permettant l’étude in vivo de l’activité cérébrale et de la progression de la maladie. Les stades de développement ont été choisis en fonction des objectifs expérimentaux : 40 à 50 jours post-natal (jeunes adultes pré-symptomatiques) : étude des altérations précoces de l’activité cérébelleuse, avant l’apparition des symptômes moteurs. 70 à 150 jours post-natal (stades précoce à symptomatique) : suivi de la progression de la maladie à travers l’analyse de l’activité cérébrale et des premiers signes d’incoordination. 180 à 270 jours post-natal (adultes symptomatiques) : évaluation de l’effet des approches thérapeutiques et étude des circuits cérébraux à un stade avancé de la maladie. L’utilisation de ces différents stades permet une couverture complète de l’évolution de la pathologie, de la phase présymptomatique à la phase symptomatique, tout en optimisant le nombre d’animaux grâce à la réalisation de plusieurs analyses sur les mêmes individus.

Pour valider une nouvelle technique d'IRM mesurant la myéline, 18 souris femelles vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Elles reçoivent de la cuprizone dans leur nourriture pour détruire la myéline, ce qui peut provoquer des troubles de la coordination, des troubles de la mémoire et des comportements anxieux ou dépressifs. Le porteur décrit ensuite une "phase de guérison" une fois le produit arrêté, alors que toutes les souris sont tuées en fin de protocole pour vérifier les images sur leur cerveau. La reconstitution de la myéline mise en avant sert à valider un outil d'imagerie, et non à soigner les souris qui l'ont subie.

Objectifs

De nombreuses maladies du cerveau et de la moelle épinière s’accompagnent d’une atteinte de la myéline, une structure agissant comme une couche isolante autour des neurones, permettant aux messages du cerveau de circuler plus vite et efficacement. Parmi ces maladies, nous retrouvons la sclérose en plaques (SEP), dont l'incidence est en augmentation depuis plusieurs années. Ainsi, pour mieux traiter ces patients, il est nécessaire de disposer d'outils en pratique clinique permettant de quantifier cette atteinte, et l’imagerie par résonance magnétique (IRM) permet cela de façon non-invasive. Néanmoins, les techniques d’IRM actuellement utilisées en pratique clinique ne permettent pas de voir directement la myéline mais seulement les dégâts infligés au cerveau lors de l’atteinte de cette myéline. Depuis plusieurs années, des techniques d’IRM sont développées pour essayer de mesurer directement l’atteinte de la myéline, et il en existe aujourd’hui une qui est considérée comme la référence. Néanmoins, cette technique est complexe et nécessite une longue durée d’acquisition, rendant son utilisation en pratique clinique impossible en l’état. Nous avons donc développé une nouvelle technique d’IRM ciblant la myéline, plus simple dans sa mise en œuvre. Ce projet vise à tester cette nouvelle méthode d’imagerie, en la comparant à la technique de référence, à l’aide d’un modèle murin imitant la sclérose en plaques humaine : le modèle cuprizone. Le projet se déroule dans 2 établissements utilisateurs différents.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d'établir une nouvelle méthode d'IRM fiable, non invasive et applicable en conditions cliniques pour quantifier la myéline in vivo, ce qui fait actuellement défaut pour le suivi des patients atteints de SEP. Cette nouvelle approche sera aussi utile dans le cadre d’autres pathologies neurodégénératives, comme la maladie d’Alzheimer. Ceci est d'autant plus important que le développement de thérapies innovantes visant à favoriser la remyélinisation (c’est-à-dire visant la réparation de la myéline atteinte, et donc la protection des neurones), devient une priorité depuis quelques années.

Procédures

Le traitement par cuprizone sera administré per os, directement incorporé au sein de la nourriture habituelle des souris, à la concentration de 0,2%. Les animaux bénéficieront de 2 à 4 sessions d’anesthésie générale gazeuse, afin de permettre leur immobilité et de réduire leur stress lors des examens par IRM. Chaque session aura une durée maximale de 2 heures.

Impact sur les animaux

L’administration du traitement par cuprizone peut entraîner chez la souris des troubles moteurs légers, à savoir principalement des troubles de la coordination et locomotion. Elle peut aussi entraîner des troubles comportementaux liés à des problèmes de mémoire et d’apprentissage, pouvant être à l’origine de comportements anxieux ou dépressifs. La cuprizone peut également avoir des effets physiologiques généraux avec une perte de poids et une baisse de l’activité. Toutefois, dès que l'on arrête de donner le produit à la 6ème semaine, le cerveau cesse d'être attaqué. Cela marque le début d'une phase de guérison où l'animal retrouve progressivement sa forme et son comportement normal. Par ailleurs, il peut y avoir un stress lié aux transports des souris entre les animaleries et la plateforme d'imagerie.

Devenir

A la fin de la procédure, toutes les souris seront mises à mort afin de prélever et analyser leur cerveau. Cette étape est indispensable pour vérifier que les images obtenues en IRM reflètent bien la réalité biologique observée dans le cerveau.

Remplacement

Dans le cadre de ce projet, l’utilisation d’animaux vivants est obligatoire pour valider la robustesse de nouveaux paramètres IRM dans des conditions biologiques réelles. Ces validations constituent une étape incontournable avant toute transposition en clinique. A ce jour, malgré les progrès récents dans les domaines de la culture cellulaire et de la biologie computationnelle, aucune alternative non animale ne permet de reproduire de manière fiable la complexité des mécanismes de démyélinisation et de remyélinisation in vivo.

Réduction

Le nombre de 18 souris est nécessaire et suffisant pour analyser la perte de myéline induite par le traitement à la cuprizone, la reconstitution de la myéline tout en considérant les variabilités inter-individus, aux 3 points temporels de notre étude. Le suivi longitudinal permet de réduire la variabilité inter-individuelle et le nombre total d’animaux utilisés, tout en évaluant la nouvelle technique IRM.

Raffinement

Des mesures de raffinement seront prises au cours du suivi afin de réduire le stress engendré par les examens IRM répétés,les transports et les contentions multiples et les troubles induits par l'ingestion du médicament pour induire une démyélinisation . Ces mesures seront réalisées sous anesthésie générale, afin que l’animal ne bouge pas et permettra de diminuer le stress induit par le bruit des machines. L’hypothermie, induite par le passage dans la machine IRM sera prévenue par un maintien d’une température stable pendant toute la durée de l’anesthésie. Des points limites seront appliqués, conduisant selon la situation, à l’arrêt de la procédure et/ou à la mise à mort humanitaire conformément aux procédures en vigueur.

Choix des espèces

Le modèle cuprizone est le modèle de choix pour l'étude des changements du contenu en myéline dans le cerveau de souris. Il s’agira de souris femelles adultes ayant un développement cérébral achevé (âgées de 6 à 8 semaines) car la sclérose en plaques est une maladie du jeune adulte, touchant de façon prédominante les femmes.

Nourries six semaines avec un régime gras pour abîmer leur foie, puis injectées au paracétamol pour déclencher une défaillance hépatique aiguë, 340 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. L'atteinte peut réduire l'activité et la mobilité des animaux dans les heures suivant l'injection, avant le prélèvement de leurs organes. Le protocole teste une molécule censée protéger les cellules du foie. Le bénéfice avancé pour les patients, éviter une greffe, reste renvoyé à un éventuel développement clinique.

Objectifs

L’insuffisance hépatique aiguë sur chronique (IHAC) correspond à une dégradation brutale de la fonction du foie chez des patients atteints d’une maladie chronique du foie. Ce syndrome est associé à un pronostic sévère, avec une mortalité pouvant atteindre 58%. À ce jour, la transplantation hépatique constitue le seul traitement curatif. L’IHAC représente donc un enjeu majeur de santé publique et souligne la nécessité de développer de nouvelles approches thérapeutiques. Dans ce contexte, le paracétamol, bien que largement utilisé et généralement considéré comme sûr aux doses thérapeutiques, peut déclencher une décompensation hépatique. Chez les patients atteints d’une maladie hépatique chronique, cette toxicité pourrait survenir à des doses plus faibles en raison d’une capacité de détoxification hépatique altérée. La mort des cellules du foie joue un rôle important dans cette pathologie. Dans une étude précédente utilisant un modèle murin d’intoxication aiguë au paracétamol, nous avons montré l’effet protecteur d’une molécule ciblant deux voies de mort cellulaire. L’objectif de ce projet est d’évaluer le potentiel thérapeutique de cette molécule dans un modèle murin d’hépatite aiguë induite par le paracétamol survenant sur un foie atteint d’une maladie chronique induite par un régime alimentaire riche en lipides, chez des souris mâles.

Bénéfices attendus

L’objectif du présent projet est d’évaluer le potentiel thérapeutique d’une molécule dans un modèle de pathologie hépatique chronique aggravée par une hépatite aiguë induite par le paracétamol. Cette étape constitue une phase préalable au développement clinique de cette molécule. Si son efficacité est confirmée, cette approche pourrait contribuer à améliorer la survie sans recours à la transplantation hépatique et à en réduire l’indication, répondant ainsi à un besoin médical croissant dans un contexte d’augmentation des maladies métaboliques du foie.

Procédures

Les animaux seront soumis à différentes procédures expérimentales incluant un régime alimentaire, des prélèvements sanguins, des injections et une euthanasie sur une durée pouvant aller jusqu’à 7 semaines. Afin d’induire une pathologie hépatique chronique, des groupes de souris seront nourris avec un régime alimentaire spécifique pendant 6 semaines. Durant cette période, les animaux feront l’objet d’un suivi régulier comprenant des pesées et des observations cliniques. Afin de suivre l’évolution de la pathologie, un prélèvement sanguin intermédiaire sera réalisé chez l’ensemble des animaux environ 72 heures avant la fin de cette période. Ce prélèvement sera effectué sous anesthésie générale et la durée de la procédure, incluant l’induction et le réveil, sera inférieure à 5 minutes. Dans certaines procédures, les animaux recevront une injection unique des traitements expérimentaux ou de leur diluant, réalisée sous anesthésie générale en moins de 5 minutes. Une partie des animaux recevra une injection de paracétamol afin d’induire une atteinte hépatique aiguë. Cette injection est réalisée rapidement et ne dure que quelques secondes. Selon les groupes expérimentaux, les animaux seront ensuite suivis pendant des durées variables. Avant l’euthanasie, tous les animaux feront l’objet d’un prélèvement sanguin terminal sur animal vigile, de courte durée, afin de permettre l’analyse des paramètres biologiques. Les animaux seront ensuite euthanasiés pour permettre l’analyse des tissus.

Impact sur les animaux

La MASH est généralement associée à une absence de douleur manifeste aux stades considérés. Au démarrage du protocole expérimental, un léger désagrément transitoire peut être ressenti par l’animal en lien avec le manque d’appétence pour le régime alimentaire hyperlipidique. Les animaux auront accès à l’eau et à la nourriture à volonté, à l’exception de la nuit précédant l’injection de paracétamol, durant laquelle la nourriture est retirée, ce qui peut engendrer un léger stress sans conséquences notables. L’induction de l’IHAC par le paracétamol peut provoquer un certain inconfort chez les animaux sans être associé à une douleur intense. Une diminution de l’activité et une réduction de la mobilité des souris peuvent être observées dans les heures suivant l’injection. L’anesthésie sous isoflurane peut entraîner un stress transitoire à l’induction, une dépression respiratoire légère, une hypothermie, ainsi qu’une récupération parfois ralentie.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés pour permettre le prélèvement de plusieurs organes nécessaires à l’analyse de différents paramètres cliniques indispensables à l’évaluation du stade d’avancement de la maladie et de l’efficacité de nos molécules thérapeutiques.

Remplacement

Dans le contexte du développement des pathologies hépatiques telles que la MASH, les alternatives in vitro ou in silico ne permettent pas, à ce jour, de reproduire la complexité physiopathologique de la maladie. En effet, la MASH résulte d’interactions dynamiques entre plusieurs organes (foie, tissu adipeux, intestin, pancréas), d’une grande hétérogénéité cellulaire au sein du microenvironnement hépatique, ainsi que de l’influence du microbiote intrahépatique. Les modèles cellulaires ou organoïdes actuellement disponibles ne permettent pas de reconstituer de manière fiable ces communications inter-organes et intercellulaires, ni de reproduire l’évolution spatiotemporelle des lésions observées in vivo. Le présent projet vise à évaluer l’effet protecteur d’un inhibiteur de nécrose programmée dans un contexte d’insuffisance hépatique aiguë induite par le paracétamol sur un foie déjà atteint de MASH. Ce contexte pathologique implique l’activation coordonnée de multiples cascades cellulaires, inflammatoires et métaboliques, dont l’intégration et la dynamique ne peuvent être intégralement modélisées par les systèmes in vitro disponibles à l’heure actuelle. Enfin, la réalisation de cette étude préclinique in vivo constitue une étape indispensable avant tout développement clinique chez l’humain, conformément aux exigences réglementaires et éthiques en vigueur. Ainsi, malgré l’examen attentif des méthodes alternatives disponibles, aucun remplacement complet de l’expérimentation animale n’est actuellement possible pour répondre aux objectifs scientifiques du projet.

Réduction

Dans ce projet, le nombre d’animaux sera strictement limité au minimum nécessaire pour obtenir des résultats fiables. La taille des groupes expérimentaux a été déterminée à partir de données issues d’études précédentes et d’estimations statistiques, en tenant compte de la variabilité attendue des mesures et de la différence minimale considérée comme biologiquement pertinente pour le critère principal étudié (les enzymes hépatiques ALT). Des méthodes expérimentales et analytiques visant à limiter les biais seront utilisées, notamment la répartition aléatoire des animaux dans les différents groupes expérimentaux. Sur cette base, le nombre minimal d’animaux requis est estimé à 10 par groupe. Les données issues d’expérimentations murines antérieures menées dans un modèle d’hépatite aiguë induite par le paracétamol confirment la pertinence de cette taille d’échantillon, compte tenu de l’importante variabilité interindividuelle associée à ce modèle. Par ailleurs, la conception du projet inclut une phase préalable de mise au point du modèle d’insuffisance hépatique aiguë sur fond chronique (IHAC) et d’ajustement de la dose de paracétamol nécessaire à son induction, réalisée sur un nombre limité d’animaux. Cette étape permettra également d’évaluer l’impact potentiel du diluant des molécules sur le développement de la pathologie, afin de garantir la robustesse et la reproductibilité du modèle avant l’étude des traitements.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en groupes (par fratrie) avec un enrichissement adapté (matériaux de nidification et cachettes) permettant l’expression des comportements naturels. En cas d’isolement d’un individu lié à de l’agressivité de dominance, un enrichissement supplémentaire sera ajouté. Une période d’acclimatation d’au moins une semaine et une habituation progressive aux manipulations (contention douce) permettront de réduire le stress. Les manipulations expérimentales seront limitées au strict nécessaire et, dans la mesure du possible, regroupées afin de réduire la fréquence des contentions. Une surveillance clinique sera réalisée à l’aide d’une grille d’évaluation standardisée associée à un suivi du poids de manière hebdomadaire en phase chronique et quotidienne en phase aiguë. Une attention particulière sera portée durant la phase aiguë, notamment dans les heures suivant l’injection de paracétamol, avec une augmentation de la fréquence des observations si nécessaire. L’anesthésie sous l’isoflurane sera utilisée pour les procédures concernées, avec une attention particulière portée au maintien de la température corporelle et à la phase de réveil, afin de limiter les effets indésirables tels que l’hypothermie. Un anesthésique locorégional sera appliqué lors des prélèvements ou de certaines injections réalisées dans des zones sensibles. Des points limites précoces et spécifiques aux modèles utilisés sont définis, incluant notamment une perte de poids excessive, une altération marquée de l’état général, des troubles du comportement ou des signes cliniques sévères. Leur atteinte entraînera l’arrêt de la procédure et la mise en œuvre de mesures appropriées, incluant si nécessaire une euthanasie conformément à la réglementation en vigueur.

Choix des espèces

L’utilisation de souris est particulièrement pertinente, car cette lignée constitue un modèle robuste et largement validé pour l’étude de nombreuses pathologies hépatiques et métaboliques. Leur physiologie permet de reproduire, sur des temps expérimentaux raccourcis, des processus pathologiques comparables à ceux observés chez l’Homme. Ce modèle permet d’étudier l’évolution de la maladie et les mécanismes impliqués, comme la mort des cellules, l’inflammation et la réparation du foie. Les souris sont également bien adaptées pour tester de nouvelles molécules et évaluer leur potentiel thérapeutique. Les souris seront incluses dans les protocoles expérimentaux à l’âge adulte, afin de disposer d’une fonction hépatique pleinement mature et fonctionnelle. Ce choix est essentiel pour garantir la validité physiopathologique du modèle, les réponses hépatiques aux agressions toxiques et inflammatoires dépendant étroitement de l’âge. Par ailleurs, l’insuffisance hépatique aiguë sur un foie préalablement altéré par une hépatite chronique de type MASH concerne majoritairement la population adulte, l’âge constituant un facteur de risque majeur dans le développement et la progression de cette pathologie. Seules des souris mâles seront utilisées, conformément aux données scientifiques indiquant une résistance relative des femelles à la MASH et à l’induction d’une hépatite aiguë par le paracétamol. De plus, la prévalence de l’IHAC est plus élevée chez les hommes. Ce choix permet ainsi de maximiser la probabilité de détecter un effet biologique pertinent tout en évitant l’utilisation d’un nombre excessif d’animaux.