Cancers

166 souris privées d'une partie de leur système immunitaire vont être utilisées, toutes tuées au plus tard quatre-vingts jours après la greffe, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune reçoit une irradiation corporelle totale de 2 Gy, une à deux injections de cellules leucémiques humaines et une injection intrapéritonéale par semaine, et 130 d'entre elles sont saignées trois fois. La progression tumorale attendue entraîne une baisse d'activité, une perte de poids et des tumeurs abdominales, le porteur écrivant que les souris ne seront pas gardées au-delà de ce délai pour leur éviter de souffrir. Il qualifie ce modèle de "mondialement reconnu" et d'"indispensable" pour valider toute étude préclinique de thérapie cellulaire humaine.

Objectifs

Ce projet porte sur l'utilisation des lymphocytes T natural killer invariant (iNKT), des cellules immunitaires capables de cibler et de détruire naturellement les cellules cancéreuses associées à la leucémie. En ajoutant une molécule ciblant la tumeur (le CAR) aux iNKT, on leur confère une meilleure capacité à cibler spécifiquement les cellules cancéreuses et à s'activer plus efficacement après le contact avec celles-ci. Dans le contexte de la leucémie aiguë myéloïde, où la greffe de moelle est le seul traitement curatif, mais malheureusement inaccessible à tous les patients, les approches de thérapie génique impliquant des cellules CAR sont en développement. Les premières études chez l'homme ont montré des réponses prometteuses mais de courte durée, nécessitant une optimisation. Une alternative envisagée est l'utilisation de cellules immunitaires moins susceptibles de s'épuiser dans le temps. Les lymphocytes iNKT se présentent comme des candidats potentiels dans ce contexte, offrant ainsi une piste intéressante pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques contre la leucémie.

Bénéfices attendus

Dans le contexte de la leucémie aiguë myéloïde (LAM), les thérapies génétiques sont toujours en développement. Cependant dans la leucémie aiguë lymphoïde (LAL) elles sont déjà utilisées en clinique avec des résultats très probants. Il est possible d'explorer de nombreuses voies d’optimisation de ces thérapies, notamment en changeant leur base cellulaire. L’utilisation d'un sous-type de lymphocytes rare et naturellement anti-tumoral, les iNKT, permettrait une meilleure action directe contre les cellules tumorales avec une double action : la modification génétique et l'efficacité naturelle de la cellule. De plus, les iNKT ont aussi un effet contre les cellules empêchant l'action du système immunitaire. Ils peuvent aussi activer ce dernier, par leur production importante de molécules d’activation. Le développement de CAR-iNKT serait une très bonne opportunité d’amélioration des approches par cellules CAR.

Procédures

-Une radiothérapie corporelle totale de faible dose (2 gy) de chaque animal soit 166 souris -Une injection intra-veineux (IV) sur animal vigile, une seule fois en début d’expérience pour 18 souris, deux injections pour 148 souris. -Une injection intra-péritonéal (IP) sur animal vigile, une fois par semaines pour toutes les souris soit 166. -Un prélèvement de sang sur animal vigile, pour les animaux des tâches 2 et 3 soit 130 animaux à J21, J42 et J63 après injection des cellules leucémiques.

Impact sur les animaux

La piqure d'aiguille pour l’injection et le prélèvement entraîne une douleur légère de courte durée. L'administration de cellules tumorales entrainera une diminution de l’activité, une perte de poids, et possiblement le développement de petites tumeurs en intra-abdominal dans les trois premières semaines sans traitement.

Devenir

Les souris étant partiellement dépourvu de système immunitaire et ayant reçu une injection de cellules humaines leucémiques, une progression tumorale va se développer. Afin d’éviter une souffrance à l’animale, les animaux ne seront pas conservés au-delà de 80 jours post injections, ni en cas de point limite atteint.

Remplacement

Nous continuons à réaliser des expériences en laboratoire sur des modèles cellulaires pour valider la fonctionnalité des cellules humaines, et de façon à limiter le nombre d’expériences chez l’animal. Le projet est essentiellement basé sur la recherche d’efficacité et des meilleures conditions d’administration des cellules, ce qui ne peut pas être déterminé sur cellules, et ce qui permettra de prévoir les conditions des essais cliniques.

Réduction

Nous avons réduit le nombre de souris pour chaque étape du projet au minimum nécessaire pour les études statistiques, en se basant sur des expérimentations antérieurs ainsi que sur la littérature, et en calculant le nombre nécessaire sur la base de logiciel adequats. Nous avons aussi réuni des expérimentations afin de mutualiser les contrôles. Ainsi, au maximum 166 souris seront utilisées. L'utilisation de l'imagerie par bioluminescence avec anesthésie permet d'obtenir des données sur la progression tumoral sans sacrifice de l'animal. Suite à la mise à mort certains organes seront récupérer ainsi que du sang pour des analyses complémentaires.

Raffinement

Les souris seront dans une cage contenant de l’enrichissement (buchette en bois, frisure de papier Craft et coton) avec maximum 4 à 5 individus par cage dans un secteur spécifiquement adapté pour leur état immunitaire déficient. Leur état clinique sera surveillé quotidiennement et un score d’évaluation sera utilisé. Des points limites sont mise en place.

Choix des espèces

La souris permet l’élaboration d’un modèle de greffe de cellules humaines, car cette souris dépourvu de système immunitaire ne rejete pas les cellules humaines normales et leucémiques. Ce modèle murin est mondialement reconnu et indispensable pour valider toute étude pré-clinique de thérapie cellulaire humaine. Ce modèle permet d’une part d’étudier l’impact de nouvelles thérapies cellulaires sur le contrôle anti-leucémique, et d’autre part d’analyser les mécanismes d’action des cellules de thérapie cellulaire. Les résultats obtenus seront indispensables à l’élaboration d’essais cliniques chez l’homme dans un second temps. Les souris sont expérimentées entre 8 et 12 semaines de vie, pour limiter la variabilité de poids, et parce que dans la littérature la prise de greffe des cellules humaine est meilleure dans cette période de vie.

Injectées de cellules tumorales directement dans le tissu mammaire sous anesthésie, 128 souris femelles vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour prélèvement d'organes. Chacune reçoit trois injections vaccinales sous la peau du flanc, trois injections intrapéritonéales de traitement ou de placebo, et voit sa tumeur mesurée au pied à coulisse trois fois par semaine. Le vaccin testé vise le cancer du sein triple négatif avancé, pour lequel les options thérapeutiques restent limitées. Le porteur indique que le produit, s'il fonctionne, sera ensuite testé dans d'autres modèles murins avant tout passage chez l'humain, ce qui repousse d'autant le bénéfice annoncé pour les patientes.

Objectifs

Des chercheurs travaillent sur un vaccin capable de traiter certains cancers du sein qui ne répondent pas aux traitements classiques. Ce vaccin cible des éléments présents uniquement dans les cellules tumorales. Dans des expériences chez la souris, il a déjà montré qu’il pouvait stimuler le système immunitaire. Pour l’améliorer, les scientifiques ont sélectionné plusieurs morceaux de protéines spécifiques aux tumeurs et vont tester un vaccin à base de ces morceaux, seul ou en association avec un traitement qui renforce les défenses immunitaires. Le but est de vérifier si ce vaccin peut prévenir ou ralentir la croissance des tumeurs. Le projet se déroule en trois étapes : tester l’effet sur le système immunitaire, installer le cancer chez les souris et évaluer l’efficacité du vaccin

Bénéfices attendus

Le cancer du sein triple négatif avancé est très difficile à traiter et les options sont limitées. Ce projet teste un nouveau vaccin capable de cibler des éléments spécifiques présents uniquement dans les cellules tumorales. La première étape vérifie que le vaccin stimule bien le système immunitaire, et la deuxième teste son efficacité contre une tumeur modèle. Si tout fonctionne, ce vaccin pourrait devenir un traitement utilisable chez plusieurs patientes, offrant de nouvelles options pour celles dont les traitements classiques ne fonctionnent plus.

Procédures

Les trois injections de la suspension vaccinale ou de la suspension contrôle seront réalisées par voie sous-cutanée dans le flanc sous contention, pendant environ 30 secondes par injection (3 × 30 secondes par souris). Les souris seront rasées (1 × 2 minutes par souris). L’injection unique de cellules tumorales en intra-mammaire sera réalisée sous anesthésie générale (1 × 5 minutes) après administration sous-cutanée d’un analgésique (buprénorphine ; 1 × 30 secondes). La croissance tumorale sera suivie par des mesures au pied à coulisse trois fois par semaine ; l’animal sera maintenu immobile pendant environ 25 secondes pour chaque mesure. Chaque souris recevra trois injections vaccinales par voie sous-cutanée dans le flanc à l’état vigile, nécessitant une contention d’environ 30 secondes par injection (3 × 30 secondes par souris). Chaque souris recevra ensuite une injection intra-mammaire de la lignée tumorale sous anesthésie générale (1 × 5 minutes) après administration sous-cutanée d’un analgésique (1 × 30 secondes). Deux jours après l’implantation tumorale, chaque souris recevra trois injections par voie intrapéritonéale de traitement ou placebo, nécessitant une contention d’environ 20 secondes par souris (3 × 20 secondes). La croissance tumorale sera suivie par des mesures au pied à coulisse trois fois par semaine ; l’animal sera maintenu immobile pendant environ 25 secondes pour chaque mesure.

Impact sur les animaux

Les injections de la suspension vaccinale ou de la suspension contrôle par voie sous-cutanée dans le flanc peuvent entraîner une douleur légère et transitoire, ainsi qu’un stress lié à la contention. Une irritation locale au point d’injection peut également survenir. L’injection de cellules tumorales dans le tissu mammaire peut entraîner un stress et une douleur modérée et transitoire, bien que les souris soient placées sous anesthésie gazeuse pendant la procédure. Une irritation locale au point d’injection et une sensibilité transitoire peuvent également être observées. Le suivi de la croissance tumorale sera réalisé par mesure de la taille de la tumeur à l’aide d’un pied à coulisse. Cette manipulation ne devrait pas entraîner de douleur, mais peut provoquer un léger stress temporaire lié à la contention et à l’immobilisation de l’animal. Les injections des traitements par voie intrapéritonéale peuvent entraîner une irritation locale au niveau de l’abdomen au point d’injection, ainsi qu’une douleur légère et transitoire au moment de l’administration.

Devenir

À l’issue du projet, les animaux seront mis à mort conformément aux méthodes réglementaires en vigueur. Des prélèvements d’organes seront réalisés afin d’analyser les réponses immunitaires induites.

Remplacement

Avant d’utiliser des animaux, des expériences ont été réalisées en laboratoire sur cellules (in vitro) pour limiter leur recours. La lignée tumorale a été modifiée et testée afin d’exprimer la protéine ciblée par le vaccin. Le projet vise à tester l’efficacité d’un vaccin, seul ou combiné à un traitement complémentaire, pour contrôler la croissance tumorale chez la souris. Ces interactions entre le système immunitaire et la tumeur ne peuvent pas être reproduites de manière fiable en dehors d’un organisme vivant. Les résultats permettront d’évaluer la réponse immunitaire et antitumorale et de soutenir le développement futur d’un vaccin, qui sera ensuite testé dans des modèles murins adaptés pour mieux reproduire certaines caractéristiques humaines, en vue d’une utilisation potentielle chez l’homme.

Réduction

Le projet a été conçu pour utiliser le moins d’animaux possible tout en garantissant des résultats fiables. Avant toute expérience, des tests en laboratoire ont été réalisés pour limiter le recours aux souris. Les protocoles 2 et 3 ne seront effectués que si le vaccin s’avère efficace, ce qui évite toute expérimentation inutile. Le nombre d’animaux par groupe a été calculé pour être juste suffisant pour détecter une différence significative, tout en tenant compte des variations entre individus. Cette approche permet de respecter le bien-être animal tout en obtenant des résultats scientifiques robustes.

Raffinement

Les souris seront acclimatées pendant au moins une semaine avant le début de l’étude et seront hébergées en groupe afin de limiter le stress. Toutes les manipulations seront réalisées par du personnel formé. L’état de santé des animaux sera suivi régulièrement tout au long de l’étude. Si des signes de douleur ou de gêne sont observés, une surveillance renforcée sera mise en place et un traitement antidouleur pourra être administré si nécessaire. Si l’état d’un animal se dégrade au-delà des limites fixées dans le protocole, il sera mis à mort afin d’éviter toute souffrance. Dans les procédures impliquant l’injection de cellules tumorales, celle-ci sera réalisée sous anesthésie afin de réduire la douleur et le stress. La croissance des tumeurs sera surveillée régulièrement et l’expérience sera arrêtée pour tout animal présentant des signes de gêne importante ou une altération de son état général.

Choix des espèces

Le modèle murin est un bon modèle pour tester les candidats vaccins car son système immunitaire est bien décrit et proche de l’homme. Des souris femelles adultes âgées de plus de 7 semaines seront utilisées, car nous travaillons sur un modèle de cancer mammaire avec injection directe dans le tissu mammaire et nous souhaitons utiliser des animaux possédant un système immunitaire mature. De plus, les réactifs nécessaires à ces études sont largement disponibles pour ce modèle. Il n’existe pas de méthode alternative susceptible d’apporter le même degré d’information. En effet, l’utilisation d’invertébrés ne semble pas pertinente en raison d’un système immunitaire très différent de celui des vertébrés. Nous devons donc recourir à un vertébré couramment utilisé pour ce type d’étude : la souris

Les 528 souris de ce projet sont des NSG, dépourvues de défenses immunitaires, ce qui permet d'y greffer des cellules cancéreuses humaines et les expose au moindre germe opportuniste. Elles vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, greffées par voie intraveineuse et sous-cutanée, puis soumises à des gavages et des injections intrapéritonéales cinq jours par semaine, avec une imagerie sous anesthésie chaque semaine. Le porteur signale la fatigue et l'amaigrissement qui accompagnent le développement tumoral. Toutes seront tuées, une partie en cours de protocole à chaque étape, pour prélever les tissus.

Objectifs

Le projet concerne l’étude de la mise en dormance des cellules souches cancéreuses (CSC) dans la moelle osseuse. Deux modèles de cancer seront utilisés en comparant les cellules souches leucémiques et les cellules de cancer gastrique. Le projet s'appuie sur nos résultats en amont et ceux de la littérature. Les données de la littérature confirment que les CSC sont capables d’aller dans la moelle des os comme les cellules leucémiques et de s’y cacher. Ces mécanismes semblent similaires à la dormance des cellules souches leucémiques dans la moelle osseuse. Les objectifs des approches mises en place sont de mimer ce qui a été observé chez les patients de manière à étudier comment les CSC au travers de mécanismes de dormance deviennent insensible aux thérapeutiques au sein de la moelle osseuse et comment elles sont capables depuis le site de la moelle osseuse d’initier à nouveau un cancer en comparant dans notre cas aux leucémies greffées en sous-cutanée qui ne colonisent jamais la moelle osseuse.

Bénéfices attendus

Les greffes réalisées associées à des analyses moléculaires vont conduire à l’identification de facteurs et de voies qui permettent aux CSC de s’adapter dans la moelle osseuse. La validation des rôles de ces facteurs et de leurs voies in vivo permettra de prouver leurs implications dans la persistance des cellules cancéreuses mais aussi de définir des voies d’action pour bloquer ces mécanismes.

Procédures

Les animaux vont être greffés par injection en intra-veineux et en sous-cutanée une seule fois (1 min), recevoir des traitements par gavage oral ou injection intra péritonéale : Injection intrapéritonéale pour chaque animal (1 min ; 5/semaine), gavage (30s ; 5/semaine) Imagerie nécessite une anesthésie de 15 min au cours de laquelle l’imagerie est réalisée en 10min. Réalisation hebdomadaire.

Impact sur les animaux

Les souris présenteront de l’inconfort dû aux injections pour la greffe et au développement tumorale qui s’accompagne fréquemment de fatigue et d’amaigrissement. Du stress sera induit par les imageries hebdomadaires et de l’inflammation liée aux gavages quotidiens en semaine conduisant à des nuisances légères. Enfin, nous utilisons des souris NSG immunodéficientes et qui malgré des manipulations en conditions stériles peuvent avoir un risque de contamination par des agents pathogènes opportunistes.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à l'issue de la procédure. En cours de procédure, à chaque étape les animaux sont euthanasiés et les différents tissus d’intérêts sont prélevés.

Remplacement

Pour répondre à nos objectifs tout en diminuant au maximum le recours à des animaux, nous utilisons la modélisation in vitro et ex vivo de la moelle osseuse. De plus, au fil du temps, le suivi bibliographique nous permet d'avoir des mises à niveau régulières pour savoir si nous devons poursuivre la validation d'une molécule ou en changer. Par contre, pour atteindre nos objectifs, des études précliniques sont indispensables. Les modèles murins et xébrafish sont les seul utilisés à ce jour en hématologie.

Réduction

Combinaison des lots témoins lorsque l'on teste plusieurs molécules sur la même cible. Utilisation d’un test de puissance pour définir le nombre d’animaux/groupe. Tests statistiques utilisés pour l’analyse des résultats. De plus, l’expérimentation ne comportera plus que 12 animaux greffés par lot car l’analyse statistique a montré que cela est suffisant pour obtenir des résultats significatifs.

Raffinement

Des soins adaptés sont réalisés (poids des souris, définition de points limites suffisamment précoces et mise en place de critères d’arrêt). Ces critères réunis permettront d’établir un score pour intervenir à bon escient. De la nourriture enrichie est donnée après la greffe. Les animaux utilisés étant immunodéficients, les différentes procédures sont réalisées de manières à prévenir tout dommages par des mesures barrières.

Choix des espèces

La souris est un modèle de choix pour ce projet de formation des cellules sanguines humaines car elle est possible et bien documentée. Les souris sont utilisées en raison de leurs capacités à accepter des cellules humaines : 1). Une forte immunodépression de par l’absence de cellules immunitaires. 2). La capacité d´extrapoler les résultats à l’homme. 3). L´expérience d´utilisation en recherche.

1 285 souris très immunodéprimées vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, chacune pouvant recevoir jusqu'à trois séances d'imagerie sous anesthésie et deux prélèvements sanguins par semaine pendant toute la durée de l'étude. Les cellules tumorales leur sont implantées par chirurgie directement dans le cæcum ou le pancréas, puis les traitements testés sont injectés jusqu'à deux fois par jour pendant sept jours. Le porteur annonce une perte de poids, une prostration, un dos voûté, de la diarrhée et une déshydratation liés au développement des tumeurs, et vise la mise sur le marché de nouveaux médicaments anticancéreux. Trente-deux souris échappent à la mise à mort parce qu'elles n'auront pas reçu de cellules tumorales, et resteront vivantes pour servir à la formation du personnel.

Objectifs

D’après l’OMS, en 2022, le cancer colorectal est le 3ème type de cancer le plus répandu dans le monde et se situe au 2ème rang des types de cancer provoquant le plus grand nombre de décès. Bien qu’il touche principalement les personnes âgées de plus de 50 ans, plusieurs pays signalent une augmentation du nombre de nouveaux cas chez les jeunes adultes. De son côté, le cancer du pancréas est le 12ème type de cancer le plus répandu dans le monde mais se situe au 6ème rang des types de cancer provoquant le plus grand nombre de décès. A ce jour, il existe plusieurs types de traitements contre ces cancers en fonction de l’avancement de la maladie, des caractéristiques de la tumeur et de l’état général. Les traitements principaux reposent sur la chimiothérapie, l'immunothérapie ou la radiothérapie. Cependant, ces traitements ne permettent pas une rémission des cancers dans 100% des cas. Il est donc important de développer de nouvelle génération de traitements anti-cancéreux. Ce projet comporte plusieurs objectifs : 1. Développer de nouveaux modèles tumoraux du colon et du pancréas chez la souris, implantés directement dans les organes cibles (caecum et pancréas). 2. Evaluer l’efficacité et la biodistribution de nouveaux produits anti-cancéreux au niveau de la tumeur ou de différents organes dans les modèles tumoraux développés au cours de ce projet.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de développer des nouveaux modèles tumoraux du colon et du pancréas chez la souris afin d’évaluer l’efficacité de nouveaux traitements anticancéreux innovants et ainsi contribuer à de nouvelles études cliniques voire à la mise sur le marché de nouveaux traitements anti-cancéreux.

Procédures

Les tumeurs seront injectées directement dans les organes cibles (caecum et pancréas) via une procédure chirurgicale qui durera au maximum 30 minutes (incluant l’anesthésie, l’injection et la fermeture). Les traitements seront injectés en dose unique ou répétée en respectant les volumes d’injections recommandés selon la voie d’administration. Lors d’injections répétées, la fréquence maximale sera de 2 fois par jours par site d’injection sur une durée limitée à 7 jours ou 1 fois par semaine sur une durée maximale de 15 jours, soit 15 injections. Sur animaux vigiles, les injections seront réalisées en quelques secondes (temps inférieur à 1 minute) et la durée sera d’environ 5 minutes sur des animaux anesthésiés, anesthésie comprise. Des acquisitions d’imagerie pourront être réalisées sur animaux anesthésiés au maximum 3 fois par semaine pendant toute la durée de l’étude (soit au maximum 270 acquisitions). Une acquisition dure en moyenne 5 minutes (anesthésie comprise). Des prélèvements sanguins pourront être réalisés sur animaux anesthésiés au maximum 2 fois par semaine pendant toute la durée de l’étude (soit au maximum 180 prélèvements de sang). Un prélèvement s’effectue en moyenne en 1 à 2 minutes.

Impact sur les animaux

Les animaux seront manipulés régulièrement pour différentes procédures (injections des cellules tumorales, injections des traitements, suivis cliniques, pesées, prélèvements de sang, imagerie, …) ce qui pourra engendrer un certain niveau de stress. Les animaux pourront également présenter des réactions différentes selon les produits testés et selon les voies d’administration, pouvant entrainer l’apparition de signes cliniques. Il existe également des risques de déshydratation et de pertes de poids liées aux éventuelles anesthésies. Les injections des cellules tumorales se faisant via une chirurgie, elles sont susceptibles d’engendrer de la douleur. De plus, des signes cliniques liés au développement des tumeurs peuvent apparaitre : perte de poids, prostration, dos vouté, diarrhée, déshydratation, …). Les prélèvements sanguins présentent également un risque de déshydratation. Pour garantir le bien être des animaux, des points limites clairement définis seront appliqués afin de détecter rapidement tout signe de souffrance et d’assurer une prise en charge immédiate. L’intensité et la durée des signes cliniques pourront varier selon les groupes, en fonction de la croissance tumorale et de l’efficacité des traitements évalués.

Devenir

Le projet visant à évaluer l’efficacité de traitements anticancéreux, l’euthanasie des animaux est indispensable afin de permettre la collecte d’organes, notamment des organes cibles et des éventuelles métastases, et ainsi permettre la réalisation de différentes analyses permettant d’évaluer l’effet des traitements. Une trentaine d’animaux sur l’ensemble du projet qui seront inclus dans les études avec imagerie et qui permettront d’obtenir le niveau de luminescence basal de l’espèce pourront être gardés en vie et réutilisés pour la formation du personnel car ils n’auront pas été injectés avec des cellules tumorales.

Remplacement

Des tests sur les lignées cellulaires tumorales en culture pourront être réalisées en amont de la phase sur animaux afin de valider l’efficacité des traitements anti-cancéreux sur les cellules tumorales cibles. Cependant, la phase sur animaux est à ce jour indispensable car il n’existe pas de modèle de remplacement permettant de mimer de manière fiable un organisme vivant ayant été injecté avec des cellules tumorales. De plus, l’utilisation de souris injectées avec des cellules tumorales humaines ou murines est un modèle de référence pour l’évaluation de l’efficacité et de la biodistribution de traitements anti-cancéreux.

Réduction

Pour pouvoir déterminer de manière fiable si le traitement testé est réellement efficace, plusieurs groupes de souris seront constitués, comprenant chacun au minimum six animaux. A minima 1 groupe d’animaux non traité sera systématiquement inclus afin de servir de référence pour l’évaluation des effets du traitement. Les résultats obtenus dans les différents groupes seront ensuite comparés à l’aide de méthodes statistiques appropriées, permettant d’évaluer de façon objective et scientifiquement valide les effets du traitement.

Raffinement

Dans ce projet, les animaux bénéficieront d’une période d’acclimatation minimale de 7 jours afin de s’habituer à leur environnement. Ils seront hébergés en groupe dans des conditions enrichies adaptées à leurs besoins à l’exception des animaux opérés, qui pourront être hébergés individuellement pendant 24 à 48 h afin de permettre la cicatrisation de leurs points de sutures. Leur état de santé sera observé quotidiennement pour détecter rapidement tout signe anormal. En cas de besoin, des mesures de soutien (soins locaux, réchauffement, isolement si nécessaire) seront mises en place, ou une mise à mort humanitaire sera réalisée si l’état de l’animal se dégrade de manière irréversible. Après l’injection des cellules tumorales, les animaux seront pesés régulièrement et feront l’objet d’un suivi clinique à l’aide d’une grille d’évaluation permettant de repérer tout changement, entre autres, dans leur comportement ou leur apparence. Ce suivi permettra d’identifier rapidement les signes de souffrance et de prendre les décisions appropriées pour garantir leur bien être. Si nécessaire, des examens plus approfondis seront réalisés et toute anomalie sera signalée au vétérinaire responsable. Lors des anesthésies, des précautions seront prises pour éviter l’hypothermie et protéger les yeux des animaux, notamment en utilisant un tapis chauffant et un gel oculaire.

Choix des espèces

Les souris constituent un modèle préclinique de référence pour l’étude du processus tumoral car elles permettent d’observer ce processus dans un organisme vivant et d’évaluer de nouveaux traitements de manière intégrée. En effet, les cancers touchent de nombreuses cellules et organes différents. En outre, la culture cellulaire ne permet pas de modéliser les différentes interactions biologiques entre les cellules cancéreuses et les cellules de l’hôtes. Enfin, seuls les modèles animaux permettent de modéliser les risques de métastases et leurs conséquences. Ce modèle est bien établi, largement utilisé et reconnu par la communauté scientifique. L’utilisation de souris présentant un âge, un sexe et un statut sanitaire standardisés garantit des conditions expérimentales homogènes. Cela permet d’obtenir des résultats fiables et comparables entre les groupes, notamment pour analyser la croissance tumorale, les marqueurs biologiques et l’impact du traitement sur la progression cancéreuse, tout en assurant un bon équilibre entre exigences scientifiques, considérations éthiques et faisabilité pratique. Par leur taille et leurs caractéristiques biologiques, les souris sont adaptées aux volumes de traitement, aux prélèvements et aux analyses nécessaires à ce type d’étude. Dans ce projet, des souris âgées d’au moins 5 semaines, correspondant au stade jeune adulte/adulte, seront utilisées afin de limiter les variations physiologiques liées à la croissance. Ce choix permet également d’obtenir des animaux d’environ 20 g, garantissant une meilleure stabilité des mesures expérimentales. Les deux sexes seront inclus afin de prendre en compte la variabilité potentiellement induite par les hormones sexuelles et d’assurer une représentativité optimale des résultats.

Les doses testées, les voies d'administration et le calendrier suivent les besoins du développement d'un médicament, jusqu'à la prédiction des doses cliniques chez l'être humain. 940 souris vont être utilisées pour cela, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des cellules cancéreuses leur sont injectées directement dans le cerveau au cours d'une chirurgie de 45 minutes, ou par voie intraveineuse et intracardiaque, avant jusqu'à trois séances d'imagerie par semaine pendant huit semaines et des gavages ou injections répétés jusqu'à deux fois par jour. Le porteur reconnaît que les tumeurs cérébrales peuvent provoquer tremblements et convulsions, et prévoit de réutiliser dans un autre projet les 100 souris qui n'auront pas développé la tumeur attendue, les autres étant tuées pour prélèvement d'organes.

Objectifs

Ce projet consiste à évaluer chez la souris de nouveaux traitements pour les cancers du cerveau et/ou les métastases cérébrales, dont les besoins thérapeutiques sont non satisfaits. Pour ces modèles, des lignées cellulaires cancéreuses du cerveau, soit d’origine murine (syngénique) soit d’origine humaine (xénogreffe) seront inoculées directement dans le cerveau des souris par injection intracrânienne ou injectées par voie intraveineuse ou intracardiaque pour mimer le processus métastatique (modèle disséminé). En fonction des cellules injectées, des souris immunocompétentes, immunodéficientes ou humanisées pour le système immunitaire seront utilisées. Les études consistent à administrer des traitements à potentiel thérapeutique à des souris porteuses de tumeur ou de métastases cérébrales, puis à mesurer les niveaux de biomarqueurs, les concentrations sanguines ou tissulaires du composé d’intérêt et/ou la croissance tumorale. Les mesures de concentrations permettront d’établir un modèle entre la pharmacodynamie et la pharmacocinétique du composé, indispensable pour la détermination des doses à utiliser dans les études d’efficacité préclinique, de toxicologie réglementaire et enfin pour prédire les doses en développement clinique chez l’homme.

Bénéfices attendus

Chaque année, environ 5 900 nouveaux cas de cancer du cerveau sont diagnostiqués en France dont 500 chez les enfants. Il est la première cause de décès par cancer chez les enfants, adolescents et jeunes adultes. Les métastases cérébrales, quant à elles, concernent environ 20% des patients adultes atteints de cancer tout confondu. La prise en charge des cancers du cerveau combine chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie en fonction de son stade de développement, du type de tumeur identifié, de sa localisation et de son agressivité. Lorsque cela est possible, la première phase du traitement d’un cancer du cerveau consiste à utiliser la neurochirurgie pour retirer le maximum de tissu tumoral, sans provoquer de handicap. Il en est de même pour les métastases cérébrales. Contrairement aux tumeurs localisées ailleurs dans l’organisme, le neurochirurgien ne peut se permettre de retirer du tissu sain autour de la tumeur cérébrale pour éviter d’éventuelles récidives, sous peine de séquelles neurologiques graves et irréversibles. En parallèle de la chirurgie, la radiothérapie est un traitement très largement utilisé pour soigner les cancers du cerveau et métastases cérébrales. Elle consiste à délivrer une forte dose de rayons ionisants pour cibler les cellules tumorales tout en limitant les dommages aux tissus sains. Cependant ce type de traitements entraînent des effets secondaires importants et parfois à long-terme. Enfin, la chimiothérapie vise quant à elle à détruire les cellules tumorales avec des médicaments. Elle peut être utilisée seule ou combinée avec la radiothérapie, avant ou après une chirurgie, pour réduire la taille des tumeurs ou éliminer les cellules cancéreuses résiduelles. L’efficacité de ces traitements peut cependant être limitée par plusieurs facteurs, en particulier par la barrière hématoencéphalique qui protège le cerveau en empêchant certains médicaments d’atteindre les tumeurs. Au regard des limitations des traitements actuels pour le cancer du cerveau et des métastases cérébrales, il est primordial de développer de nouvelles thérapies. Les procédures qui constituent ce projet s’inscrivent dans le cadre du développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. A court terme, elles permettront de prédire l’efficacité de nouveaux candidats médicaments. A plus long terme, ces procédures constitueront la base pour un traitement applicable à l’Homme en déterminant les doses efficaces qui pourraient être administrées chez les patients.

Procédures

1) Les gestes techniques concernent tous les animaux : • Pesées : durée 30 secondes sur animal vigile, jusqu’à une fois par jour sur la durée des études. • Greffe des cellules tumorales par voie intracrânienne : chirurgie d’une durée de 45 minutes incluant l’anesthésie jusqu’à la période de réveil, 1 seule fois pendant l’étude. OU • Greffe des cellules tumorales par voie systémique : administration IV ou intracardiaque unique de maximum 5 min sous anesthésie gazeuse, 1 seule fois pendant l’étude. • Mesure des tumeurs avec l’appareil de bioluminescence : durée 15 minutes sous anesthésie gazeuse maximum 3 fois par semaine pendant max 8 semaines. • Administration de luciférine pour imagerie de bioluminescence par voie intrapéritonéale : durée 30 secondes sur animaux vigiles (maximum 3 fois par semaine pendant une à plusieurs semaines selon la procédure réalisée, max 8 semaines). • Administrations des composés à potentiel thérapeutique o par voie orale (gavage à l'aide d'une sonde gastrique, (max2xjour), intrapéritonéale (max2xjour), sous-cutanée (max2xjour), intramusculaire (max2xjour) ou intradermique (1 injection/jour) : durée 30 secondes sur animaux vigiles, d’un seul traitement à plusieurs semaines de traitement selon la procédure réalisée. OU o par voie intraveineuse à la veine caudale : durée 2 minutes sur animaux vigiles, maximum 2 fois par jour pendant 3-4 jours (dépendant des veines de l’animal). L’installation d’un cathéter sera nécessaire pour des administrations plus longues. • Traitement par irradiation pendant maximum 5 min une seule fois pendant l'étude dans certaines études demandées par le client. 2) Les gestes techniques concernant tous les animaux ou en partie (dépendra des demandes clients) : • Prélèvements de sang sur animal vigile o via la veine saphène : durée 30 secondes (max 2xjour) o via la veine faciale : durée 30 secondes (max 2xjour) o via une incision de la veine latérale de la queue (1 seule incision d’environ 2 mm réalisée pour la totalité des prélèvements) durée 1 min (max 10xjour).

Impact sur les animaux

Effets indésirables : ces procédures peuvent engendrer une dégradation de l'état de santé de l'animal pouvant se traduire par une perte de poids, une hypo- ou hyperthermie, un comportement anormal (animal prostré, ne répondant pas aux stimuli), des vocalisations. Les animaux étant opérés du cerveau ou ayant des métastases cérébrales, il est possible que les animaux présentent des signes d’origine neurologique comme des tremblements et/ou des convulsions. Ces effets seront très limités dans le temps par la mise en place de critères d'arrêt anticipés et de suivi très rigoureux des animaux. Les animaux sont observés quotidiennement à minima et jusqu’à 2 fois par jour lors des traitements pour réagir au plus vite à l’inconfort des animaux et y apporter des solutions (arrêt des traitements, réhydratation, raffinement).

Devenir

Les animaux sont mis en mort en fin de procédure pour prélèvements d’organes/de sang, sauf si les animaux n’ont pas développé les modèles tumoraux escomptés et pourraient être ré-utilisés dans un autre projet dans le cadre de la Réduction du nombre d’animaux utilisés à des fins scientifiques.

Remplacement

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

Réduction

Si le modèle le permet, la croissance tumorale sera suivie au cours du temps par imagerie de bioluminescence. L’utilisation de cette technique non-invasive permet d’observer au cours du temps un seul animal simplement anesthésié, là où l’information devait être obtenue par euthanasie et autopsie de multiples individus à chaque stade d’une seule étude permettant ainsi de réduire sensiblement le nombre d’animaux. De plus, d’une manière générale, les composés auront préalablement été évalués de manière extensive sur une batterie de tests in silico et in vitro. Ces tests permettent de prédire le profil pharmacocinétique du composé (ex : lipophilie, absorption, distribution, métabolisme) et de déterminer les caractéristiques d’interaction du composé avec la cible d’intérêt (ex : un récepteur, une enzyme). De nombreux composés auront donc été éliminés du fait de leur faible performance sur ces tests. La probabilité d’observer une activité sur les modèles de ce projet sera par conséquent élevée. Le nombre d’animaux prévu pour ce projet se base sur les données de la littérature et les données de mise en place des modèles, notamment des analyses de puissance statistique et de détermination de la taille des groupes expérimentaux. Nous évaluons à 940 le nombre de souris maximal utilisé pour ce projet. Les animaux de la procédure 1 ou 2 pourront parfois basculées en procédure 3 ou 4 ce qui réduira le nombre d’animaux total du projet.

Raffinement

Les locaux d’hébergement font l’objet de surveillance sanitaire régulière par le biais de contrôles environnementaux, des systèmes d’hébergement et d’animaux sentinelles. Les animaux seront groupés dans des cages de 5 animaux contenant de l’enrichissement et des matériaux spécialisés pour faciliter la nidification. Le nombre de manipulations sur l’animal sera réduit au strict nécessaire. Les procédures générant douleur, inconfort ou stress se feront systématiquement sous anesthésie. Pour les anesthésies longues (instillation des cellules tumorales ou traitement des animaux) les animaux seront placés sur un tapis chauffant avec contrôle de la température corporelle pour éviter toute hypothermie. A noter qu’afin de protéger la sécheresse oculaire durant la phase d’anesthésie, du gel ophtalmique type Lacryvisc est déposé sur les yeux de l’animal à l’aide d’un coton-tige. Pour éviter l’apparition de potentielle douleur lors de l’instillation des cellules cancéreuses, une injection en sous-cutanée d’analgésique sera réalisée 30 minutes avant l’instillation des cellules. Cette injection sera répétée en cas d’apparition de signe de douleur. Les animaux feront l’objet d’une surveillance clinique et sanitaire journalière sur la durée de la procédure. Elle permet d’établir un score pour évaluer l’état général de l’animal et en fonction du total des scores des mesures sont appliquées (voir annexe page 39). En fonction de l’état des animaux la surveillance sera renforcée à 2 fois par jour si besoin. Ainsi, à partir d’un total de 4, les animaux seront observés par un vétérinaire et à partir d’un total de 6, l’animal sera euthanasié. De plus, si un animal atteint un des points limites établi, il sera immédiatement euthanasié. Par ailleurs, les souris immunodéficientes utilisées sont hébergées dans des locaux isolés des souris immunocompétentes avec renforcement des équipements de protection individuelle pour éviter qu’elles soient contaminées par des opportunistes.

Choix des espèces

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