Cancers

Pour tester un peptide anticancéreux sur une leucémie lymphoïde aiguë, 100 souris immunodéficientes sont utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Chaque animal reçoit une greffe de cellules leucémiques, jusqu'à seize séances d'imagerie hebdomadaires et autant d'injections sous anesthésie générale, jusqu'à trente injections de traitement et deux prélèvements sanguins, sur une durée pouvant atteindre seize semaines. Le porteur affirme qu'aucune nuisance spécifique n'est attendue de l'injection de cellules tumorales dans le sang "vu la durée de maintien des animaux en procédure", tout en indiquant plus loin que tous les animaux seront porteurs de tumeurs au moment de leur mise à mort. Il écrit être arrivé au stade où l'évaluation du peptide chez la souris devient "indispensable", alors que la molécule a déjà montré son efficacité chez l'être humain sur des tumeurs solides.

Objectifs

Le laboratoire développe des peptides, petites molécules qui ont la capacité de perturber les mécanismes de mort cellulaire. L'un de ces peptides a déjà montré son efficacité sur des tumeurs solides chez la souris mais également chez l'être humain et son mode d'action et les premiers résultats in vitro nous amènent à envisager une efficacité sur les cancers du sang, telles que les leucémies lymphoïdes aiguês. Après avoir mis en place le modèle de croissance tumorale et le suivi en imagerie d'une lignée cellulaire de leucémies lymphoïde aiguê, nous sommes arrivés au stade où l'évaluation du peptide sur un modèle de souris de la maladie est indispensable. Ceci pourra potentiellement améliorer la stratégie de prise en charge de ce type de cancer en élargissant l'éventail thérapeutique proposé aux patients.

Bénéfices attendus

Si une efficacité de notre peptide est établie sur ce modèle in vivo, cela permettra d'élargir son utilisation aux tumeurs liquides et d'orienter son développement clinique, au bénéfice des patients concernés par cette maladie.

Procédures

Injection : 1 par souris, durée 1 min sous anesthésie. Suivi en imagerie 1 fois par semaine pendant 16 semaines maximum, soit 16 séances/souris. Elles durent entre 5 et 15 min. Injection pour imagerie: 1 fois par semaine pendant 16 semaines soit 16 injections/animal sous anesthésie générale. Ce geste dure moins de 30 sec. Traitement médicamenteux par injection, sous anesthésie locale, 5 fois par semaine pendant 4 à 6 semaines (selon l'efficacité du traitement), soit 30 injections/souris max. Cette injection dure moins de 30 secondes. Prélèvements de sang: n=2, durée 2 minutes, sous anesthésie générale.

Impact sur les animaux

Les injections et les prélèvements de sang entraîneront un stress physique léger et transitoire (préhension) et une douleur et une contrainte légères et transitoires (injections sous anesthésie locale ou générale). Les séances d'imagerie entraineront une contrainte légère et transitoire (anesthésie générale). Aucune nuisance spécifique n'est attendue de l'injection de cellules tumorales dans le sang (tumeurs hémtatologiques) vu la durée de maintien des animaux en procédure.

Devenir

En fin de procédures, tous les animaux sont euthanasiés car ils seront tous porteurs de tumeurs et pour examen sur cellules et tissus post-mortem.

Remplacement

Les modèles cellulaires alternatifs ne permettent pas d’appréhender le comportement tumoral dans toute sa complexité, en particulier, les interactions avec le microenvironnement, la dissémination métastatique, ou encore la réponse aux traitements impliquant souvent différents systèmes au sein de l’organisme (système vasculaire, endocrine…), l’utilisation des modèles appliqués in vivo reste indispensable. Ce modèle animal va permettre d'étudier l’efficacité de la molécule testée sur la leucémie lymphoïde aiguë afin de proposer le meilleur traitement aux patients lors d’études cliniques.

Réduction

Afin de limiter le nombre d'animaux utilisés, d'après les données bibliographiques et nos connaissances sur ces types cellulaires, 2 concentrations cellulaires sont suffisantes pour optimiser le schéma de croissance tumorale. Cette étape permettra également d'optimiser le protocole de bioluminescence, non décrits dans la littérature. De même, 2 doses de la molécule d'intérêt seront suffisantes pour évaluer l'efficacité du traitement, car notre molécule a déjà montré son efficacité sur d'autres types tumoraux. Concernant l'analyse des critères d'évaluation de l'efficacité anti-tumorale, une étude statistique préliminaire a permis d'établir le nombre d'animaux greffés pour chaque étape du projet.

Raffinement

Le suivi par imagerie permet une évaluation précise et précoce de la croissance tumorale. Les souris sont greffées sous anesthésie générale par inhalation ou par anesthésie locale par application cutanée d'un analgésique. Les administrations intraveineuses et intrapéritonéales seront réalisées sous anesthésie locale par application cutanée d'un analgésique. Les animaux seront surveillés quotidiennement afin de détecter précocement le développement de la tumeur ou l'apparition de signes cliniques. Des points limite précis ont été définis et seront strictement respectés. Si des signes de douleurs sont détectés un analgésique adapté sera administré. Les animaux seront stabulés en groupe, aliment et eau ad libitum. Un enrichissement adapté sera présent dans toutes les cages. En cas de suspicion de mal-être, un enrichissement supplémentaire sera ajouté. L'atteinte d'un point limite entraînera l'euthanasie de l'animal sous 24h.

Choix des espèces

La souris est le modèle le plus utilisé en oncologie, notamment du fait de l'existence de souches immunodéficientes permettant le développement de tumeur d'origine humaine. La leucémie lymphoïde aiguë est un cancer qui touche essentiellement les enfants. Les animaux seront utilisés à partir de 4-5 semaines.

Greffées sous la peau du dos d'un fragment de tumeur nasopharyngée, puis traitées chaque jour pendant deux semaines par voie intraveineuse ou par gavage, 2 700 souris seront toutes tuées, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. D'autres sont dépourvues du gène p53 et développent des cancers spontanés en vieillissant, avec les douleurs et les difficultés de déplacement que le porteur décrit. Il indique que la tumeur greffée peut gêner les déplacements et se nécroser, et que les administrations répétées peuvent ulcérer le point d'injection ou irriter le tube digestif. Le projet teste six composés déjà utilisés en clinique humaine contre d'autres cancers, et le porteur affirme que seul un animal "vivant, entier" permet d'étudier la réponse antitumorale.

Objectifs

La protéine p53, appelée gardienne du génome, a pour rôle d’empêcher l’émergence et la prolifération de cellules cancéreuses lorsque des évènements favorisant leur apparition surviennent. En effet, dans de nombreux cancers cette protéine est modifié ou absente. Une autre protéine, MDM2, est décrite comme empêchant l’activité protectrice de p53 et jouerait donc un rôle dans l’apparition de cancers. Des composés thérapeutiques visant à empêcher la fonction de régulation de MDM2 sur p53 ont été développés, mais sans réel succès. Ceci signifie que MDM2 pourrait avoir un rôle plus important que ce qui est actuellement connu et agir sur d’autres molécules. Ce projet cherche à définir plus précisément l’implication de MDM2 dans le développement des cancers.

Bénéfices attendus

Les connaissances obtenues grâce à ce projet de recherche seront bénéfiques pour la communauté scientifique à court terme, afin de permettre d’appréhender la complexité du rôle de notre molécule d’intérêt dans la progression tumorale. A moyen terme, si l’un des composés que nous testons sur les différents types de cancers est efficace (composés déjà indiqués pour un autre type de cancer en médecine humaine), cela pourra alors donner lieu à un essai clinique (dont l’objectif est d’évaluer la sécurité et l’efficacité du médicament) pour ce type de pathologie.

Procédures

Pour mener à bien ce projet, nous réaliserons trois types de protocoles expérimentaux utilisant des souris. Dans le premier axe, nous testerons l’effet de composés thérapeutiques déjà validés chez le patient pour certains cancers sur des tumeurs nasopharyngés (cancer où l’action protectrice de la molécule p53 est empêchée par notre molécule d’intérêt) qui auront été greffées sous la peau du dos de souris. Cette implantation se fait par chirurgie (petite incision de la peau) sous anesthésie générale et traitement anti-douleur (durée de la procédure maximum 10 minutes). Un mois plus tard, le traitement (6 composés différents administrés seul soit par voie intraveineuse soit par gavage) débute avec une administration quotidienne pendant 2 semaines. Chaque administration est réalisée sur souris éveillée et après contention et dure moins d’une minute. Dans le second axe, nous utiliserons des souris transgéniques n’exprimant pas la molécule p53. Cela nous permettra de caractériser l’effet des composés thérapeutiques en absence de l’action de notre molécule d’intérêt sur la protéine protectrice du cancer. Pour cela ces souris recevront les traitements comme décrits pour l’autre modèle. Chaque semaine pendant un mois, un prélèvement de sang au niveau de la joue (geste réalisé sans anesthésie et d’une durée de 10 secondes) permettra de suivre l’effet des traitements sur la composition du sang. Enfin, nous testerons 3 des 6 drogues sur un autre modèle de cancer qui sera mis en place en injectant sous la peau une suspension de cellules tumorales (sous anesthésie; durée 3 min). Les traitements seront administrés par gavage à l'aide d'une sonde (sans anesthésie; durée 1 min) lorsque les tumeurs seront palpables (environ 3 mm) et à raison d'une fois par jour pendant 3 semaines.

Impact sur les animaux

Dans la mise en place du premier axe de recherche, l’implantation chirurgicale du fragment tumoral va impliquer une suture avec un risque de mauvaise cicatrisation. Lorsque le fragment tumoral greffé va croître, sa taille pourra donc entraîner une gêne dans le déplacement des souris et une nécrose pourrait également apparaître. L’administration répétée des composés thérapeutiques (une fois par jour pendant deux semaines) pourrait entrainer une ulcération au site d’injection (pour les administrations dans la veine) et une irritation du tube digestif (dans le cas de l’administration orale avec une sonde de gavage). Enfin les souris transgéniques n’exprimant pas la molécule p53 peuvent développer plus facilement des cancers spontanés en vieillissant (apparition de tumeurs affectant le bien-être de l'animal: difficulté de déplacement, douleur liée à la présence de la tumeur). Dans la troisième partie du projet, il y a un risque de nécrose des tumeurs pouvant générer une douleur à l'animal.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés en fin de procédure. Dans le cas du modèle de greffe d’un tissu tumoral sous la peau, cela permettra de faire l’analyse de ce tissu après le traitement avec nos différents composés thérapeutiques. Dans le cas des souris transgéniques n’exprimant pas la molécule pouvant jouer un rôle dans le développement du cancer, nous récupérerons la moelle osseuse après l’euthanasie afin d’en faire une fine caractérisation (effet des thérapies sur les différentes types de cellules présentes).

Remplacement

Pour la réalisation de ce projet, l’utilisation d’animaux est indispensable car seul un animal vivant, entier, peut permettre d’étudier dans sa globalité l’effet des traitements sur la réponse anti-tumorale (caractérisée par une régression de la tumeur), ainsi que les relations entre les différentes cellules dans un contexte normal ou pathologique. Cela est impossible à reproduire complètement dans des systèmes artificiels n'utilisant pas d'animaux. De plus la distribution des traitements dans l’organisme joue un rôle important dans l’effet thérapeutique d’une molécule et cela est impossible à reproduire sans l’utilisation d’animaux.

Réduction

Nous utilisons le nombre minimal de souris nécessaires à l’obtention de résultats statistiquement interprétables. Des expériences in vitro, n'utilisant pas d'animaux, ont été réalisées au préalable.

Raffinement

Dans le cadre du raffinement mis en place, les procédures de chirurgie seront réalisées sous anesthésie générale et avec une analgésie adaptée. Nous surveillerons dans les premiers jours la suture (absence d’infection, bonne cicatrisation). Une surveillance quotidienne (visuelle) sera mise en place et complétée par un suivi clinique toutes les 48h. Nous avons établi une grille d’évaluation clinique prenant en compte la croissance de la tumeur et l’état général de la souris nous permettra de mettre en place des actions correctives nécessaires (analgésie, euthanasie). Dans le cas de douleur liée à l’administration répétée des composés thérapeutiques, une analgésie sera administrée. Si aucune amélioration n'est observée dans les 24h, la souris sera euthanasiée. Enfin, les souris seront hébergées en groupe et dans des cages contenant un enrichissement (papier kraft pour faire des nids et buchettes en bois à ronger).

Choix des espèces

L’espèce animale choisie dans ce projet est la souris. Cette espèce présente l’avantage d’être un petit mammifère dont la génétique est bien connue ce qui nous permet d’utiliser un modèle transgénique bien établi. De plus, la connaissance de son comportement permet aussi l’évaluation du bien-être de la souris et la souffrance liée à l’expérimentation animale peut être aisément effectuée (perte de poids, posture, aspect du poil, comportement agressif, prostration) permettant ainsi une prise en charge rapide et adaptée. Nous utiliserons des souris adultes (7 semaines au début du projet) car cette maladie touche essentiellement des sujets adultes. Dans le cas des souris transgéniques, nous les utiliserons avant l’âge de 16 semaines afin de ne pas être confrontées à l’apparition de tumeurs spontanées.

16 900 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. À trois semaines, les souriceaux reçoivent une bague métallique dans l'oreille et se font couper deux millimètres de queue sur animal éveillé, puis une partie est rendue anémique par injection, une autre irradiée avant une greffe de moelle osseuse, avec prélèvement de sang chaque semaine. Le porteur indique que les lignées génétiquement modifiées présentent un risque accru de caillots et de cancer du sang, et que l'irradiation provoque diarrhées et infections. Le nombre déclaré tient à l'élevage requis pour obtenir les génotypes voulus, le porteur justifiant la réduction par le seul recours à des tests statistiques.

Objectifs

La maladie de Vaquez est une maladie qui se caractérise principalement par ses complications de caillots sanguins liées à une production excessive de globules rouges et de plaquettes. Elle survient vers 55-60 ans en moyenne chez l'homme et peut se compliquer dans environ 20% des cas en cancer du sang impactant directement le pronostic vital. Les approches thérapeutiques actuelles demeurent palliatives pour la plupart. Depuis plusieurs années, les travaux de recherche ont permis d'identifier une modification au niveau d'un gène présente chez environ 85 % des maladies de Vaquez. Un modèle souris exprimant cette modification génétique permet de disposer d'un modèle d'étude reproduisant la pathologie humaine. Notre projet aura pour but de comprendre les mécanismes qui entrainent l'apparition d'un cancer et de tester de nouveaux médicaments.

Bénéfices attendus

L'analyse fine des mécanismes impliqués dans l'apparition d'un cancer du sang dans la maladie de Vasquez et le développement d'un nouveau modèle de souris doit permettre d'identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques innovantes qui pourront être testées dans des essais cliniques chez l’Homme afin d’espérer éradiquer les cellules initiatrices de cette maladie. Ces nouvelles approches thérapeutiques permettront d’améliorer l’espérance de vie et la qualité de vie des patients atteints de ce type de cancer du sang.

Procédures

Pour réaliser ce projet, nous réaliserons dans un premier temps l'élevage de plusieurs lignées de souris génétiquement modifiées. Cela nous permettra d'avoir à disposition un modèle reproduisant la pathologie humaine. Cet élevage consiste à mettre en accouplement des souris mâles et femelles et lorsque les souriceaux seront âgés de 3 semaines, nous réaliserons une identification (pose d'une bague métallique numérotée au niveau d'une oreille, réalisée sur souris éveillée; durée: 30 secondes) et le prélèvement de 2 mm de l'extrémité de la queue (sur souris éveillée; durée: 5 secondes). Ce fragment de tissu permettra d identifier les animaux qui présentent la ou les mutations génétiques d'intérêt. Nous utiliserons ensuite une partie de ces souris pour créer une anémie. Pour cela les souris seront injectées dans l'abdomen avec une substance induisant la destruction des globules rouges (durée de l'injection: 10 secondes sur souris éveillées). 29 jours après cette injection, les souris recevront (injection dans l'abdomen sur souris éveillées) une injection d'une molécule permettant de mesurer la prolifération des cellules sanguines. 24h plus tard, les souris seront euthanasiées. Une autre partie des souris produites seront irradiées (étape réalisée sur souris éveillées permettant d'éliminer les cellules de la moelle osseuse avant de réaliser une greffe; durée: 15 minutes). Ces souris recevront ensuite la greffe (injection par voie intraveineuse; durée 1 min) de cellules de la moelle osseuse de souris non génétiquement modifiées. Chaque semaine, un prélèvement de sang (durée 20 sec) sera réalisé afin de suivre la prolifération et le développement des cellules greffées. Un partie de ces souris recevront un traitement médicamenteux minant ce qui est fait chez l'homme lors de protocole de thérapie.

Impact sur les animaux

Une partie des souris génétiquement modifiées utilisées dans ce projet présenteront des altérations affectant leur bien-être (modification de la composition sanguine entrainant de risque de coagulation et de formation de caillots, risque accrue de développer un cancer du sang). Les autres nuisances sont directement liées au protocoles expérimentaux mise en place: destruction des globules rouges (= anémie) entrainant un affaiblissement de l'état général de la souris; irradiation provoquant des troubles digestifs (diarrhées) et une plus forte susceptibilité aux infections; la répétition des prélèvements sanguins entrainant une douleur passagère (piqure) et un stress à l’animal; injection des drogues associés à des effets secondaires d’ordre digestifs en général (diarrhées, nausées…); injections répétées des traitements pouvant entrainer des lésions au site d’injection et une irritation du tube digestif dans le cas du gavage.

Devenir

L’évaluation de l’efficacité du traitement nécessite la mise à mort de l’animal, notamment en point final. Ils seront donc tous euthanasiés. La moelle osseuse, la rate et le sang seront récupérés en post-mortem pour l’évaluation en point final à l’issue des expériences menées (mesure de l’efficacité d’un traitement, récupération et étude des cellules du système sanguin).

Remplacement

Le remplacement sera proposé à chaque fois que cela sera possible (évaluation en première intention des nouvelles thérapies par des tests en milieu artificiel dans des plaques de culture cellulaire). Cependant, certaines questions nécessitent d’avoir recours à des approches utilisant un organisme vivant entier. L'évaluation des nouvelles stratégies thérapeutiques nécessitent en effet d'avoir une vision d'ensemble (biodisponibilité du médicament, rôle de l'environnement à proximité des cellules sanguines, interaction entre les différentes populations de cellules sanguines).

Réduction

Afin de réduire le nombre d'animaux nécessaire à ce projet, nous nous sommes appuyés sur l'utilisation de tests statistiques, afin d'obtenir des données interprétables statistiquement tout en utilisant le nombre minimum de souris.

Raffinement

Afin de réduire au minimum la douleur et la souffrance qui pourraient être ressenties par les souris, nous prévoyons la mise en place de différentes actions. Tout d'abord, les souris sont hébergées dans une animalerie avec un statut sanitaire contrôlé, un enrichissement sera mis en place (papier kraft pour la fabrication de nid, buchette en bois à ronger). Un suivi visuel quotidien (par les animaliers et/ou les expérimentateurs) des animaux est réalisé. Nous veillerons, par ailleurs, à réduire au minimum l’intensité et la durée des souffrances ressenties par les animaux, en utilisant une fois par semaine une grille d'évaluation prenant en compte l'apparence physique, le poids et le comportement des animaux. En cas de signes de souffrance, une administration d'anti-douleur sera réalisée. Si aucune amélioration n'apparaît, la souris sera euthanasiée.

Choix des espèces

L’espèce animale choisie dans ce projet est la souris. Cette espèce présente l’avantage d’être un petit mammifère dont le comportement et la génétique est bien connu et proche de l’humain. En effet, il existe des souris génétiquement modifiées pour le gène trouvé comme étant anomal chez les patients atteints de la maladie de Vasquez. De plus, l’évaluation du bien-être et de la douleur liée à l’expérimentation peut être effectuée aisément (perte de poids, posture, aspect du poil, comportement agressif, isolement) permettant une prise en charge rapide et adapté. Dans la partie élevage, les souris sont mises en accouplement à l'âge de 8 semaines (maturité sexuelle) et l'identification des souriceaux se fera à l'âge de 4 semaines (âge où il est facile d'identifier les souris mâles des souris femelles et de les séparer de leurs parents). Les souris utilisées dans ce projet sont des animaux adultes de 2 à 3 mois au début de la procédure (modèle de greffe ou injection de traitement), les pathologies étudiées se développant chez les individus adultes.

273 souris immunodéprimées vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Un fragment de tumeur ovarienne humaine leur est greffé sous la peau, puis celles qui développent une tumeur subissent une ponction intracardiaque avant la mise à mort et le prélèvement de la tumeur. Le porteur indique que la tumeur peut s'ulcérer, provoquer une perte de poids ou une gêne au déplacement, la mise à mort intervenant quand elle dépasse 12 mm. Il affirme le recours à la souris "indispensable" faute de modèle alternatif, tout en annonçant que les tumeurs entretenues sur ces souris serviront ensuite à démontrer l'intérêt des organoïdes tumoraux.

Objectifs

Les cancers de l’ovaire restant particulièrement meurtriers du fait de leur capacité à développer une résistance aux chimiothérapies conventionnelles (association carboplatine/paclitaxel), le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques susceptibles de surmonter la chimiorésistance constitue un enjeu majeur pour l’amélioration de leur prise en charge. Il est donc indispensable de s’appuyer sur des modèles expérimentaux qui représentent de façon pertinente la pathologie afin d’identifier et valider de nouvelles cibles thérapeutiques, évaluer de nouveaux médicaments et leurs biomarqueurs associés, ainsi qu’étudier les mécanismes de résistance. Il existe donc un réel besoin de s’appuyer sur des modèles expérimentaux capable de refléter au mieux la situation chez les patientes atteintes de cancer de l’ovaire. Il est maintenant largement reconnu que les tumeurs dérivées de patients ou patient-derived tumor xenografts (PDXs) sont très proches de la tumeur du patient et constituent les modèles de référence dans l’industrie pharmaceutique. Ces modèles sont obtenus en implantant des morceaux de tumeurs de patients chez des souris avec un système immunitaire déficient pour permettre la croissance de la tumeur, puis la tumeur est maintenue in vivo par passage successifs de souris en souris. L’objectif de ce projet est de finaliser l’établissement d’un panel de modèles de PDX (22 sont déjà établis et 13 sont en cours d’établissement) afin de pouvoir disposer d’une cohorte représentative de l’hétérogénéité intra- et intertumorale de la maladie.

Bénéfices attendus

Nous attendons de ce projet en premier lieu qu’il permette de mettre en place un panel de PDX de cancer de l’ovaire qui puisse être utilisé pour les différents projets de recherche du laboratoire. Ces modèles seront utilisés pour tester l’efficacité de nouvelles stratégies thérapeutiques identifiées par le laboratoire, permettre l’évaluation de leur biodistribution et de leur toxicité, et identifier/valider des biomarqueurs (dans le sang ou dans la tumeur). Ces modèles seront aussi pour démonter l’intérêt de nouveaux modèles alternatifs tels que les organoïdes tumoraux.

Procédures

Un petit fragment tumoral de cancer de l’ovaire sera implanté en sous-cutané sur un nombre maximal de 273 souris immunodéprimées sous anesthésie générale et après administration d’un dérivé morphinique (analgésie). La plaie est refermée ensuite à l’aide de 3 agrafes. Cette procédure est très rapide (5 minutes maximum). Pour les animaux développant une tumeur, une ponction intracardiaque sous analgésie morphinique et anesthésie profonde sera réalisée préalablement à la collecte de la tumeur et à l’euthanasie de l’animal.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables potentiels à la suite de l’implantation de fragment tumoraux humains sont : le développement d’un abcès (assez rare en raison de la localisation de tumeur d’origine et de l’expertise du laboratoire dans la réalisation de la chirurgie), la cachexie (perte de poids liée à la tumeur qui est limitée puisque les souris seront euthanasiées dès lors que la tumeur atteindra un diamètre de 12 mm x 12 mm), la formation de métastases (peu fréquentes dans le cadre d’implantations sous-cutanées), ou l’ulcération de la tumeur.

Devenir

Tous les animaux sont gardés en vie jusqu’au développement d’une tumeur atteignant la taille éthique. En cas d’absence de pousse tumorale après 12 mois, les animaux sont euthanasiés.

Remplacement

Le recours au modèle animal est indispensable dans le cadre de notre étude puisqu’à l’heure actuelle, il n’existe pas de modèle alternatif pertinent permettant l’évaluation de la toxicité, de la biodistribution et de l’efficacité de traitements anticancéreux innovants.

Réduction

Afin d’éviter d’avoir à maintenir les tumeurs sur les souris, des fragments de tumeurs prélevées après euthanasie des animaux seront congelés au fur et à mesure pour permettre de futures réimplantations. Un test de décongélation sera réalisé 2 mois après congélation de fragments tumoraux afin de valider la bonne cryopréservation de ces échantillons. Par ailleurs, à plus long terme, ces modèles pourront être utilisés pour démontrer la pertinence de modèles aternatifs tels que les organoïdes tumoraux, des microtumeurs cultivées dans des boites, étant donné que plusieurs modèles de PDXs et organoïdes tumoraux ont été établis à partir de la même tumeur de patiente. De plus, les molécules à tester pourront être présélectionnés en premier lieu sur les organoïdes tumoraux appariés avant de passer chez l’animal pour réduire le nombre d’animaux utilisés.

Raffinement

Les animaux sont hébergés dans une animalerie nude dédiée à raison de 3 souris par cage. Les cages sont insérées dans un portoir ventilé, permettant le maintien d’un statut sanitaire exempt d’organismes opportunistes et pathogènes et d’éviter l’apparition d’infections. Les souris peuvent s’accrocher à la grille de nourriture, aux tétines de biberons, à des balançoires et grimper sur un rebord dans la cage. Les animaux sont hébergés dans des cages avec de la litière en copeaux de peuplier à laquelle y est ajoutée différents matériaux pour permettre aux animaux de confectionner un nid. Des batonnets à ronger et des tunnels en cartons sont également mis à disposition des animaux. Les conditions de cet hébergement répondent aux normes de la directive européenne 2010-63. La surveillance des animaux est réalisée quotidiennement (7J/7) et 2 fois par jour pendant la période critique : 2 jours suite à l’implantation afin de vérifier le comportement de l’animal. Concernant la procédure chirurgicale (implantation de fragments tumoraux), les souris seront injectées avec un analgésique (dérivé de la morphine) afin de réduire la douleur péri- et post-opératoire. Une anesthésie générale est ensuite réalisée lors de l’implantation sur une table chauffante. Le réveil des souris s’effectue sous lampe rouge afin d’éviter la baisse de température de l’animal. Pour les animaux développant une tumeur, une ponction intracardiaque sous analgésie morphinique et anesthésie profonde sera réalisée préalablement à la collecte de la tumeur et à l’euthanasie de l’animal. Une inspection détaillée et quotidienne de chaque animal est effectuée afin d’observer le comportement et les symptômes cliniques de l’animal. Une souffrance visible liée au développement tumoral (poids tumoral supérieur à 10% du poids de la souris, diamètre supérieur à 12 mm, ulcération de la tumeur ou gêne au déplacement/motricité) est considérée comme point limite. De même, une détresse caractérisée par une perte de poids supérieure à 15% ou une prostration de l’animal sont considérées comme des points limites.

Choix des espèces

L’implantation de cellules tumorales d’origine humaine n’est possible que chez des animaux immunodéprimés ; les souris immunodéprimées sont fréquemment utilisées dans ce type d’étude. Nous avons préalablement comparé différentes souches de souris et constaté que les souris nude de 4 semaines permettait une prise tumorale optimale (en termes de délai de prise tumorale et d’homogénéité entre les animaux).

Implantées de cellules de glioblastome dans le crâne, 864 souris immunodéficientes reçoivent ensuite deux à trois injections de lymphocytes T humains, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour analyser leur cerveau. Deux des trois voies d'injection testées passent par une nouvelle chirurgie intracrânienne de vingt-cinq minutes. Le porteur attend des douleurs post-opératoires, une cicatrisation difficile, une perte de masse musculaire, un comportement qu'il qualifie de névrotique, de l'agressivité, de la prostration et un penchement de la tête. Après une première phase sur 324 souris, la voie retenue sera appliquée à 540 souris supplémentaires.

Objectifs

Les glioblastomes sont les tumeurs du cerveau les plus fréquentes, affectant 3 personnes sur 100 000. Elles sont caractérisées par leur grande agressivité, et leur résistance aux traitements actuellement utilisés en clinique conduit à une survie inférieure à 15 mois chez la moitié des patients atteints. La mise en place de nouvelles stratégies thérapeutiques est donc primordiale. Les immunothérapies, basées sur l’exploitation du système immunitaire du patient, sont extrêmement prometteuses dans le traitement des glioblastomes, et contribuent au développement actuel de nouvelles thérapies. Dans ce projet, nous nous intéressons a une sous-population spécifique de cellules immunitaires, appelés lymphocytes T γδ Vδ2 négatifs, qui a déjà montré son potentiel pour le traitement de différents cancers, mais n’a pas été exploitée jusqu’ à présent pour le traitement des glioblastomes. Nous avons effectué de nombreuses expériences préliminaires in-vitro montrant que ces lymphocytes T sont capables d’éliminer des cellules cancéreuses provenant de tumeurs cérébrales de patients. Néanmoins, pour compléter ces études in-vitro, il nous faut valider et approfondir les résultats, notamment en déterminant si les lymphocytes T γδ Vδ2 négatifs sont capables d’infiltrer et d’éliminer durablement les tumeurs de cerveau dans un organisme vivant (in-vivo), et ce en utilisant des modèles animaux. L’objectif de cette étude est donc de mettre en évidence les propriétés anti-glioblastome de ces lymphocytes T γδ in-vivo, pour permettre ensuite leur utilisation en essais cliniques.

Bénéfices attendus

A court terme, ce projet permettra d’améliorer la connaissance fondamentale des propriétés anti-tumorales de cette sous-population de cellules immunitaires, les lymphocytes T γδ Vδ2 négatifs. Il nous permettra notamment de mieux comprendre comment ces cellules peuvent atteindre la tumeur, la reconnaitre spécifiquement, et l’éliminer. D’autre part, ce projet constituera la première évaluation de l’efficacité de cette thérapie cellulaire chez des organismes vivants. Cette évaluation préliminaire est nécessaire avant tout développement d’essai clinique chez les patients atteints de glioblastome. Ainsi, si les résultats obtenus dans ce modèle sont satisfaisants, on s’attend à des bénéfices sur le long terme en essais cliniques et plus généralement pour la prise en charge des patients atteints de glioblastomes. Améliorer la survie de ces patients est actuellement un enjeu de santé public majeur.

Procédures

La totalité des animaux de ce projet (864 souris) seront soumis à une procédure chirurgicale unique d’implantation intracrânienne de cellules de glioblastome. Cette chirurgie sera réalisée sous anesthésie générale plus locale, sur une durée de dix minutes par souris. Suite à cette chirurgie, la taille des tumeurs sera suivie par une méthode d’imagerie non invasive, qui dure 20 minutes environ, et sera réalisée 2 fois par semaine, entre le jour 0 et le jour 28 d’expérimentation (post-implantation). Suite à l’implantation de cellules de glioblastome, les animaux seront injectés 2 à 3 fois par la thérapie cellulaire de lymphocytes T (aux jours 7 puis 14 puis après implantation). Cette injection sera faite selon trois procédures différentes. Les deux premières seront des procédures chirurgicales d’implantation intracrânienne de lymphocytes T, soit au niveau de la tumeur, soit au niveau du ventricule, réalisées sous anesthésie générale plus locale, sur une durée de 25 minutes par souris. La troisième procédure d’injection sera intraveineuse. Ces trois méthodes d’injection de lymphocytes T concerneront chacune 108 souris dans un premier temps (324 souris au total). Puis, dans un second temps, la méthode associée au meilleur bénéfice pour les souris sera sélectionnée, et concernera alors 540 souris supplémentaires.

Impact sur les animaux

Suite à l'implantation dans le cerveau des souris de cellules de glioblastome puis de lymphocytes T, les effets indésirables suivants peuvent être attendus : des douleurs post-opératoires, des points sautés suite à la chirurgie, une cicatrisation difficile, un comportement anormal (dont agressivité, perte de masse musculaire, comportement névrotique, prostration), ou encore un penchement de la tête. Par ailleurs, sur la durée totale des expérimentations, une perte de poids des animaux peut être attendue.

Devenir

A l'issue de chaque procédure, toutes les souris concernées par ce projet (864 animaux) devront être euthanasiées pour permettre l'analyse de leur cerveau et ainsi l'étude des lymphocytes T injectés et du bénéfice apporté par cette thérapie sur la progression de la tumeur et la survie des souris.

Remplacement

La capacité des lymphocytes T utilisés ici à éliminer des cellules tumorales de glioblastomes issues de différents patients a déjà été démontrée in vitro, posant ainsi de solides bases pour cette étude in vivo. L’utilisation de ce modèle animal répondra uniquement aux questions ne pouvant être élucidées in vitro, notamment en déterminant si les lymphocytes T peuvent migrer jusqu’à la tumeur, l’infiltrer, éliminer les cellules tumorales et améliorer significativement la survie des souris.

Réduction

Grâce à des analyses bioinformatiques et statistiques, nous utiliserons le minimum nécessaire d’animaux pour être statistiquement significatifs et scientifiquement irréprochables. Par ailleurs, un suivi longitudinal de la croissance des tumeurs sera effectué par imagerie, ce qui permettra de réduire le nombre de souris par groupe expérimental. Enfin, nous utiliserons toutes les femelles et tous les mâles issus de croisements, ce qui réduit de 50% l’utilisation des animaux.

Raffinement

Afin de respecter la notion de raffinement, et éliminer ou réduire toute douleur, souffrance, angoisse, ou tout dommage durable susceptible d’être infligé aux animaux, leur bien-être sera pris en compte quotidiennement de leur naissance à leur mort et évalué par le personnel zootechnique expérimenté. Notamment, afin de réduire les douleurs liées aux chirurgies d'implantation de tumeurs et aux procédures de transfert de lymphocytes T, des protocoles analgésiques et antalgiques seront mis en place. Un suivi quotidien des animaux permettra aussi de prévenir leur affaiblissement et de prendre une décision rapide quant à leur sacrifice. Enfin, le suivi non invasif de la croissance des tumeurs par imagerie participera à maximiser le bien-être animal.

Choix des espèces

Un modèle de souris (Mus musculus) immunodéficientes est utilisé. Leur système immunitaire ne possède pas de lymphocytes. Ce modèle présente un double intérêt pour ce projet : -Les tumeurs de glioblastomes issues de patients s’y développent de manière très reproductible, permettant de réduire le nombre d’animaux utilisés. Ce modèle est très pertinent d’un point de vue préclinique, car les tumeurs y reconstituent les caractéristiques complexes observées chez les patients humains. - Ce modèle immunodéficient permet le transfert de lymphocytes T humains sans que ceux-ci ne soient rejetés par le système immunitaire de la souris receveuse. Nous utiliserons des souris âgées de 7 à 9 semaines, qui permettent une croissance tumorale optimale en s’affranchissant de l’affaiblissement d’individus plus âgés.

Pour tester des nanoparticules poreuses censées porter des gaz et des médicaments jusqu'aux tumeurs, 1 692 souris et 504 rats sont utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, tous mis à mort pour prélever leurs organes. Une partie reçoit une implantation de cellules tumorales dans le cerveau sous anesthésie, puis trois séances d'irradiation de 4 Gy et des injections intraveineuses trois jours de suite. Le porteur s'attend à une perte de poids, de motricité et de sensibilité chez les animaux porteurs d'une tumeur cérébrale, ainsi qu'à une dégradation de l'état général jusqu'à une semaine après l'irradiation du crâne, avec pelades sur la tête et sécrétions au museau. Il justifie le projet par le "besoin d'améliorer" des thérapies dont il constate le manque d'efficacité, et présente le nombre annoncé comme un maximum susceptible d'être réduit si les seuils statistiques sont atteints plus tôt.

Objectifs

Ce projet a pour but de caractériser l’intérêt de nanoparticules (NPs) poreuses comme vecteur de thérapies (gazeuses et médicamenteuses) pour les tumeurs hypoxiques, décrites dans la littérature comme résistantes aux traitements actuels. En effet, un meilleur ciblage de la tumeur par ces NPs permettrait d’améliorer l’efficacité des traitements actuels tels que la radiothérapie (RT), les chimiothérapies (CT) ou encore les immunothérapies (IT). Devant le manque d’efficacité des thérapies standards, ce projet se justifie par le besoin d’améliorer, par des approches innovantes, les thérapies actuelles.

Bénéfices attendus

Le bénéfice attendu est une amélioration des stratégies thérapeutiques actuelles en utilisant comme vecteur des NPs qui ont montré, par nos études précédentes, leur capacité à s’accumuler dans la tumeur tout en préservant le tissu sain environnant .

Procédures

Les animaux sont soumis à plusieurs types d’interventions : - Chirurgie (implantation cérébrale de cellules tumorales sous anesthésie générale) : 30 minutes maximum par animal, réalisée une seule fois sur chaque animal. - Injection intraveineuse de cellules tumorales (animal vigile) : 1 fois à l’injection des cellules ; 5 minutes maximum par animal. - Injection sous-cutanée de cellules tumorales (animal vigile) : 1 fois à l’injection des cellules ; 5 minutes maximum par animal. - Injection intraveineuse des NPs (animal vigile) : 3 fois sur 3 jours consécutifs ; 5 minutes maximum par animal. - Injection intraveineuse des CT ou IT (animal vigile) : 3 fois sur 3 jours consécutifs ; 5 minutes maximum par animal. - Irradiation (sous anesthésie générale) : 3 séances de 4 Gy sur 3 jours consécutifs : 10 minutes maximum par animal. - Injection sous-cutanée de buprénorphine (animal vigile) : 1 fois avant la mise à mort pour tous les animaux et 3 fois pour les animaux avec des tumeurs cérébrales qui auront deux injections supplémentaires en péri-opératoire ; 2 minutes maximum par animal.

Impact sur les animaux

Parmi les procédures expérimentales, les injections intraveineuses (cellules tumorales, NP, CT ou IT) ou les injections sous-cutanées effectuées sur un animal vigile peuvent causer un stress à l'animal lors de l'intervention, ce qui peut être considéré comme une nuisance légère. De plus, au regard de l’expérience du laboratoire concernant les différentes procédures expérimentales, nous nous attendons à avoir des effets indésirable modérés avec une perte de poids, de motricité et de sensibilité chez les animaux qui auront un développement de tumeur cérébrale. Également, sur ces modèles de tumeur cérébrale, nous nous attendons à une fatigue et une dégradation de l’état général (porphyrine autour des yeux et de la bouche, sécrétions au niveau du museau, pelades sur la tête) induit par l'irradiation cérébrale jusqu’à une semaine après l’irradiation.

Devenir

A la fin de chaque procédure, les animaux sont mis à mort pour prélèvement d'organes.

Remplacement

Les tumeurs sont connues pour être multi-compartimentales, c'est-à-dire qu’au-delà du simple compartiment de la cellule tumorale existent la vascularisation, l’hypoxie et l’inflammation qui influent fortement sur la cellule tumorale. L’utilisation de modèles in vivo complets permet d’intégrer ces différentes composantes, indispensables à la compréhension des mécanismes de développement tumoral et à la réponses aux différents traitements. Ce projet intervient après plusieurs étapes de validation in vitro ayant permis de retenir les meilleures NPs (taille, aspect de toxicité, oxygénation) mais ne peut pas s’effectuer intégralement sur des modèles de remplacement in vitro ou in silico.

Réduction

L’utilisation des méthodes d’imagerie non invasive et des modèles de tumeur sous-cutanés se conforment à la réglementation en vigueur dans le respect de la réduction du nombre d’animaux car elles permettent de suivre à différents temps l’évolution de la tumeur chez le même animal sans nécessité d’euthanasier plusieurs animaux à chacun des temps. Chaque animal est dans ce cas son propre contrôle et permet de réduire le nombre total d’animaux nécessaires pour l’étude. Toutefois, dans tous les protocoles d’imagerie, d’irradiation, les animaux seront anesthésiés par inhalation d’isoflurane, non sans risque pour l’animal. Afin de pouvoir réaliser des analyses statistiques, nous estimons qu’au minimum, 12 animaux par groupe au départ sont nécessaires afin de réaliser des tests statistiques puissants, et ainsi comparer les effets des différents traitements et ce, en fonction du temps. Ces 12 animaux sont calculés sur la base d’un test de puissance connaissant la variabilité intrinsèque des modèles tumoraux basés sur nos travaux antérieurs. Il est important de noter ici que le nombre d’animaux calculés est un nombre maximal. En effet, les expériences seront réalisées par plusieurs lots et si les seuils statistiques sont atteints alors le protocole sera stoppé.

Raffinement

A leur arrivée, les animaux seront placés en groupe sociaux (4 souris par cage et 3 à 2 rats par cage) dans des cages standards répondant aux normes européennes. Ils bénéficieront d’un temps d’adaptation de 7 jours minimum avant toutes expérimentations et bénéficierons également d’enrichissement (roue d’activité, tunnel en carton, stimulation sensorielle par différents objets). Les animaux seront surveillés de leur arrivée à la fin du protocole par un personnel compétent afin de déterminer leur état (poids, apparence physique) et la mise en place, si nécessaire, de mesures afin d’améliorer le bien-être animal. Cette évaluation sera réalisée quotidiennement pendant les phases critiques (implantation, irradiation) et 3 fois par semaine par la suite. Enfin, les différents protocoles ont été pensés de manière à limiter au maximum la souffrance animale par l’administration d’agents analgésiques et anesthésiques appropriés et par le choix de points limites cohérents. Pour les animaux immunodéprimé, la procédure est identique à l’exception de l’hébergement. En effet, les animaux sont placés dans des cages ventilées individuellement par des portoirs spécifiques, ces deniers étant eux-mêmes dans une zone spécifique et dédiée à la manipulation des animaux immunodéprimés pour la recherche en cancérologie.

Choix des espèces

La souris et le rat immunodéprimés sont des espèces de choix pour évaluer l’évolution du volume tumoral dans le temps dès lors que les cellules tumorales utilisées sont d’origine humaine. Notre expertise des différents modèles de tumeurs cérébrales, nous a permis d’établir que suivant le type cellulaire, nous obtenons des tumeurs plus ou moins hypoxiques et plus ou moins vascularisés (Corroyer-Dulmont et al., Biol Chem. 2013). Ces deux composantes, influençant la croissance tumorale et l’efficacité des traitements actuels, il est nécessaire de travailler avec ces différents modèles in vivo, afin de se rapprocher de la situation clinique. Lorsque les cellules tumorales (cérébrales et pulmonaires) sont d’origine murine (issues de souris C57Bl/6) alors nous pouvons utiliser des animaux immuno-compétents de même souche (souris C57Bl/6) dans ce projet afin de prendre en compte l’ensemble du système immunitaire et le contexte inflammatoire du micro-environnement étudié et connus pour participer à la réponse aux traitements. L’ensemble des animaux utilisés dans cette étude seront de jeunes adultes, mâles et femelles, âgés de 8 à 12 semaines en début de protocole. Cela permettra le développement de tumeurs plus reproductibles. De plus, à ce stade, le cerveau est mature et il est possible de suivre l’évolution des animaux sur des temps longs. Cet âge leur confère également une résistance aux protocoles expérimentaux utilisés.