Troubles nerveux

Un choc électrique, une restriction alimentaire et des injections de toxines directement dans le cerveau : 2 280 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les toxines détruisent des voies nerveuses pour reproduire la maladie de Parkinson, avant l'implantation d'une canule cérébrale et une série de tests comportementaux. Le projet cherche des marqueurs d'imagerie des troubles moteurs et cognitifs, sur deux établissements. Le porteur reconnaît que ces modèles ne reproduisent que partiellement la maladie humaine, ce qui le conduit à en combiner plusieurs.

Objectifs

Le projet se déroulera désormais dans 2 EU. La maladie de Parkinson (MP) se caractérise par les classiques signes moteurs permettant le diagnostic mais également par des troubles cognitifs et psycho-comportementaux, plus variables dans leur apparition et leur expression, mais ayant un impact considérable sur l’autonomie et la qualité de vie des patients ainsi que sur les décisions thérapeutiques. Pourtant, leur prise en charge reste limitée et requiert une meilleure compréhension des mécanismes impliqués, notamment via l’identification de biomarqueurs. Les biomarqueurs sont des indicateurs des processus pathogènes et des outils précieux tant pour faciliter le diagnostic précoce, que pour suivre l’évolution de la pathologie ou l’efficacité d’un traitement. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) avec ses explorations anatomiques et fonctionnelles, combinée à des méthodes spécifiques d’analyse a récemment permis de mettre en évidence des marqueurs de certains des troubles observés en clinique. Cependant son utilisation reste encore marginale notamment pour le diagnostic, et le lien entre ces marqueurs d’imagerie et l’histologie reste à établir. Cette corrélation est indispensable tant à la compréhension des mécanismes sous-jacents qu’à la validation de ces marqueurs en tant que Biomarqueurs de la pathologie. L’utilisation de modèles animaux est le moyen le plus adapté pour mener ce type d’études. Cependant, ils ne miment que partiellement la pathologie humaine et chaque modèle présentent des avantages et des limites. Il convient donc de valider les résultats obtenus sur plusieurs modèles complémentaires pouvant représenter les différents aspects physiopathologiques de la maladie. Le présent projet vise d’abord à étudier plusieurs de ces modèles afin de reproduire les différents troubles moteurs et non moteurs associés à la pathologie. Les objectifs seront ensuite d’identifier des biomarqueurs des troubles moteurs et non moteurs en IRM/TEP et d’étudier les mécanismes physiopathologiques sous-jacent. Enfin, en fonction des résultats de cette première partie (et des résultats in vitro fait en parallèle), certains de ces modèles seront reproduits afin de tester l’effet de stratégies thérapeutiques . Un modèle de démence induite par une déplétion cholinergique centrale sera aussi utilisé comme contrôle positif de déclin cognitif sévère afin de contrôler l’efficacité de ces stratégies.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d’identifier des biomarqueurs des troubles moteurs et non moteurs en imagerie in vivo (IRM ou TEP) et d’étudier les mécanismes physiopathologiques sous-jacent (Histologie). Ces biomarqueurs pourraient être validés et utilisés en clinique pour aider au diagnostic de certains troubles, le suivi non invasif de l'évolution de la pathologie et/ou de l'effet des traitements. L'étude des mécanismes sous jacents permettra l'idenitfication de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles dont l'efficacité sera testée.

Procédures

Les animaux seront soumis à des procédures chirurgicales visant à injecter des toxines pour induire des lésions cérébrales (30 minutes) dans l'EU2/2 pour les AAV2/9 hm-alpha-syn en A2 et dans l'EU1/2 pour les autres toxines (6OHDA, MPTP, IgG saporine). Après transfert dans l'EU1/2, certains d'entre eux subiront à nouveau une procédure chirurgicale pour l'implantation d'une canule d'administation cérébrale (30 minutes). Certains animaux subiront des injections sous-cutanées ou intra-péritonéales (Maximum 2/jours pendant 4 semaines). Tous les animaux subiront une série de tests comportementaux dont certains nécessitent une restriction alimentaire avec rationnement, ou la délivrance d'un choc electrique (0,7 mA - 2 sec, 1 seule fois). Le transport entre les 2 EU sera assuré par un transporteur agréé respectant les conditions optimales pour limiter le stress et maintenir le BEA.

Impact sur les animaux

Les toxines injectées induisent une dégénérescence des voies cérébrales dopaninergiques et/ou cholinergiques, un déficit du contrôle moteur et/ou cognitif est donc attendu et étudié dans ce projet. Une perte de poids corporel peut aussi être observée chez certains animaux plus sévérement lésés. L'anesthésie subie lors de la chirurgie ou de l'imagerie en IRM pourrait être mal tolérée par certains animaux. Les évaluations comportementales n'induisent pas de perturbation en elles-mêmes. La restriction alimentaire associée au touchscreen pourrait être mal tolérée par certains animaux. La pose de canule intracérébrale et les injections de traitments pourraient être mal tolérées.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés à la fin des évaluations en imagerie in vivo ou après l'evaluation des effets thérapeutiques sur ces variables

Remplacement

Il n’existe pas de méthode alternative à l’utilisation d’animaux pour étudier la physiopathologie de troubles cognitifs et comportementaux. Cependant pour limiter l’utilisation d’animaux, l'étude de la potentielle toxicité, des mécanismes d'action et l’efficacité des molécules thérapeutiques testées seront étudiés en parallèle sur un modèle cellulaire (Remplacement).

Réduction

Le nombre d’animaux a été calculé au minimum sur la base d'un test de puissance. L'analyse statistiques des données débutera par une étude de la normalité et de l'homogénéité des variances. Selon la distribution des valeurs, des tests paramétriques (ANOVA puis Test de Fisher pour la compariason 2 à 2) ou non paramètriques (Kruskal-Wallis et Wil-Coxon test pour la comparaison 2 à 2) seront utilisés. Les mêmes animaux seront réutilisés pour l'analyse comportementale et l'imagerie cérébrale à différents temps du processus pathologique, ainsi que pour les analyses histologiques post-mortem. Les animaux seront réutilisés pour différentes évaluations (Comportement et Imagerie) à différents temps du processus pathologique, ainsi que pour les analyses histologiques post-mortem.

Raffinement

Les rats seront hébergés dans des portoirs ou armoires ventilées sous un cycle de lumière 12h/12h selon la règlementation, avec nourriture et accès à l'eau ad libitum. Le raffinement est assuré par un hébergement collectif, de l’enrichissement dans les cages, des sessions d’acclimatation aux expériences, une manipulation expérimentée des animaux. L'unique transport entre les 2 EU après la procédure de chirurgie en A2 sera effectuée par un transporteur agréé pendant 15 minutes maximum, dans des conditions optimales pour limiter le stress et maintenir le BEA (cage de transport spécifique, climatisation du camion, respect cycle lumière, vibrations amorties). De plus, un suivi quotidien du bien-être des animaux sera effectué pour surveiller l'apparition éventuelle de souffrance ou de points limites pour lesquels des décisions adaptées seront prises. Un point limite a été déterminé selon les critères suivants : Le comportement général : -Difficulté de mobilité, isolement, perte partielle de réactions aux stimuli -Prostration, automutilation, tremblements - Vocalisations, agressivité Le poids : perte de poids importante (20%) L’apparence physique : pelage très terne ou souillé, plaie cutanée, hémorragie oculaire, génitale et/ou anale. Selon les critères observés et la cause identifiée, les animaux seront soit isolés et soignés, et/ou recevront un traitement analgésique (Buprénorphine, 0.05 mg/kg), ou seront euthanasiés par dose létale de pentobarbital dans une salle dédiée (Doléthal®, 182.2mg/kg) . La structure BEA ou le vétérinaire référent seront sollicités pour avis si besoin.

Choix des espèces

Parmi les petits rongeurs, le rat est l’espèce la mieux adaptée pour l’évaluation des troubles cognitifs et psycho-comportementaux. Par ailleurs, les modèles expérimentaux choisis ont été décrits chez le rat. Les rats utilisés auront 8-10 semaines. Cet âge a été choisi en raison de la référence utilisé pour l’ATLAS cérébral de rat et la précision de localisation des repères stéréotaxiques pour les injections cérébrales.

510 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, une partie réutilisée, les autres tuées. Les mères et leurs petits sont soumis à un protocole de stress précoce, les mâles adultes servant d'agresseurs dans des séances de défaite sociale, et les petits sont tués pour prélever leur cerveau. L'objectif est de mettre au point chez la souris un modèle de traumatisme de l'enfance transposé de l'humain, en vue de futurs travaux sur des lignées génétiquement modifiées. Cette version modifiée ajoute trois tests comportementaux que le porteur qualifie d'"essentiels" pour affiner les mesures.

Objectifs

L’hypothèse de la programmation précoce des maladies de l’adulte souligne l’importance de la période périnatale comme fenêtre critique de sensibilité aux facteurs environnementaux. Ainsi, la littérature scientifique a révélé que l’adversité dans l’enfance (trauma, abus, négligence) augmente le développement de troubles anxieux et dépressif à l’âge adulte chez l’humain. Le modèle de séparation maternelle chez le rat engendre des altérations physiologiques et comportementales chez la descendance adulte, permettant ainsi l’étude des mécanismes physiologiques sous-tendant les effets à long terme du stress précoce. Cependant, ce modèle a donné des résultats inconsistants chez la souris, limitant grandement l’accès à des modèles génétiquement modifiés, et ainsi à la compréhension des mécanismes sous-jacents. Une des limites des études antérieures est l’utilisation systématique chez la souris du paradigme utilisé chez le rat, alors qu’il s’agit de 2 espèces distinctes. Nous proposons ainsi dans ce projet de caractériser et valider un nouveau protocole de stress précoce chez la souris en nous basant sur le modèle de défaite sociale déjà caractérisé et validé chez cette même espèce. Les conséquences de ce nouveau protocole seront étudiées chez la descendance mâle et femelle à l’âge adulte en évaluant les comportements de type « anxieux » et « dépressifs ». Ce protocole sera comparé à un nouveau protocole de séparation maternelle couplé à un sevrage précoce publié récemment pour identifier le protocole de stress précoce entrainant les comportements de type « anxieux » et « dépressifs » les plus robustes. L’objectif à plus long terme de ce projet sera de réemployer ce nouveau protocole en utilisant des modèles génétiquement modifiés qui permettront une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant la vulnérabilité émotionnelle dans un contexte d’adversité précoce.

Bénéfices attendus

Ce projet a pour but de caractériser un nouveau modèle de stress précoce chez la souris. En effet les souris sont résistantes aux modèles couramment employés aujourd’hui (notamment la séparation maternelle), bloquant ainsi le potentiel accès à des modèles transgéniques. Cependant ces souris constituent le fond génétique de la plupart des modèles transgéniques de la littérature. Il est donc essentiel de valider une procédure robuste et reproductible de stress précoce. Ce projet servira ainsi de base pour de futurs projets s’intéressant à l’adversité dans l’enfance et nécessitant l’emploi du modèle murin. Ce dernier permet en effet d’accéder à des modèles génétiquement modifiés qui permettraient de mieux comprendre les bases moléculaires des liens entres stress précoce et développement de troubles anxieux et dépressif à l’âge adulte.

Procédures

Des prises de sang seront réalisées à la veine de la queue sur une partie des animaux vigiles pour mesurer les niveaux de stress des animaux. Le volume de sang sera adapté au poids de l’animal et il y aura un maximum de 2 prélèvements par animal. Une partie des animaux sera soumise à des procédures comportementales de façon journalière (5 jours sur 7) durant 3 à 4 semaines, nécessitant une légère déprivation alimentaire, qui n’entrainera qu’une légère perte de poids surveillée tout au long de la procédure. MODIFICATIONS 3 TESTS COMPORTEMENTAUX SONT AJOUTES SUR LES MEMES ANIMAUX DE LA PROCEDURE 1 (MARBLE TES (TEST ENFOUISSEMENT BILLES FREQUENCE 1FOIS DUREE 20 MIN) OU DE LA PROCEDURE 3 (TEST DE MEMOIRE SOCIALE DUREE 20MIN ET TEST D’INTERACTION SOCIALE DIRECTE DUREE 6 MIN). ILS SONT ESSENTIELS POUR AFFINER LES MESURES COMPORTEMENTALES ILS SERONT EFFECTUES 1 SEULE FOIS CHACUN.

Impact sur les animaux

- De par sa nature et son objectif le protocole de stress social que nous allons utiliser pour modéliser les pathologies psychiatriques entraine un stress chez la souris. Celle-ci présente une élévation des comportements de types anxieux. Néanmoins l’état général de la souris n’est pas altéré d’après notre expérience au laboratoire et la littérature disponible. En effet, les animaux ne perdent pas de poids au cours du protocole et leur activité locomotrice n’est pas affectée. Les animaux sont observés durant les tests et après les tests et des soins appropriés sont mis en place en cas de besoin - Concernant la descendance, les protocoles de stress précoce visent à générer des comportements émotionnels de type « anxieux » et « dépressifs », qui sont l’objet de cette étude. Les tests comportementaux réalisés ne durent que quelques minutes et n’induisent pas de stress majeur induisant une altération de l’état général des animaux. Enfin, les procédures de conditionnement opérant nécessitent une restriction alimentaire légère limitée à la phase d’apprentissage (maintien à 90% du poids ad libitum).

Devenir

Pour les procédures 1, 2 et 3 : - Les souris mâles adultes utilisées pour la défaite sociale et les mères seront soit mises à mort soit réutilisées par des membres du laboratoire dans d’autres expériences à chaque fois que ce sera possible pour répondre aux besoins de réduction de la règle des 3R. - Les petits seront euthanasiés à la fin de la procédure par raison scientifique afin de récupérer le tissu cérébral pour des analyses biochimiques et histologiques.

Remplacement

L’objectif du projet étant de caractériser et de valider un nouveau protocole de stress précoce dans un modèle murin et d’étudier les conséquences de ce stress sur le développement de troubles anxieux et dépressifs chez la progéniture à l’âge adulte. L’emploi de modèle animaux est donc nécessaire pour répondre à la question posée. L’utilisation du modèle murin se justifie pour les prochaines étapes du projet qui nécessiteront l’emploi de modèles génétiquement modifiés pour comprendre les bases moléculaires de ces comportements.

Réduction

Pour respecter la règle de réduction du nombre d'animaux utilisés, les souris mâles adultes utilisées pour la défaite sociale seront employées durant plusieurs sessions consécutives de ce protocole. Ces animaux seront proposées aux autres utilisateurs puisqu'ils n'auront pas reçu de traitements particuliers. De la même manière, les mères pourront être proposées aux autres utilisateurs. Le nombre total maximal d’animaux prévus dans le projet est de 510, mais ce nombre est susceptible d’être revue à la baisse, en fonction du succès des reproductions réalisées.

Raffinement

- Les animaux seront hébergés en cages collectives (sauf exceptions précisées par la suite) et dans un environnement enrichi (igloo, bâtons à ronger et lanières de papier). - Du fait de la restriction alimentaire durant les expériences de conditionnement opérant, les animaux seront observés et pesés tous les jours de la semaine. - Pour limiter le stress lié au tests comportementaux les souris seront manipulées régulièrement en amont afin de limiter le stress induit par l’expérimentateur.

Choix des espèces

Nous utiliserons des souris car ce sont des animaux de petite taille qui peuvent donc être facilement hébergés à l’animalerie dans de bonnes conditions d’élevage. Nous choisissons de travailler chez la souris plutôt que chez le rat car de nombreuses souris transgéniques sont disponibles ce qui n’est pas le cas chez le rat, ce qui sera nécessaire pour la continuité du présent projet. - Les femelles seront achetées directement gestantes auprès du fournisseur. - Les souris utilisées pour la défaite sociale seront d’anciens mâles reproducteurs et arriveront donc à l’âge adulte (après 4 mois). - Les expériences de comportement sur la descendance démarreront sur des animaux âgés de 12 semaines et plus car le phénotype apparaît à l’âge adulte.

Pour suivre la diffusion de composés injectés au contact de la moelle épinière, 400 rats sont utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Chaque animal subit une administration intrathécale sous anesthésie, une IRM, puis jusqu'à sept séances d'imagerie TEP de deux heures grâce à un traceur radioactif à demi-vie longue. Le porteur attend des effets comme une perte de poids, des paralysies des membres et des inflammations au site d'injection. Les composés testés visent des maladies du système nerveux central, en vue d'essais chez l'humain.

Objectifs

L’objectif de ce projet est de suivre in vivo la distribution dans l’organisme (biodistribution) de composés administrés directement au contact du liquide baignant le cerveau et la moelle épinière chez le rat. On parle de voie intrathécale (administration au niveau de la colonne vertébrale). . Ces composés sont développés pour le traitement de pathologies du système nerveux central. La voie intrathécale constitue la stratégie d’administration la plus pertinente dans ce contexte, car ces molécules n’atteignent pas le cerveau quand ils sont administrés classiquement par voie intraveineuse. . Il s’agit également de la voie d’administration envisagée chez l’Homme pour les futurs essais cliniques. Afin de caractériser de manière précise la distribution des composés étudiés au niveau cérébral, nous proposons de recourir à l’imagerie TEP (Tomographie par Émission de Positons) en utilisant , un radiotraceur dont la demi‑vie prolongée permet un suivi à long terme. L’utilisation de cet isotope radioactif offre la possibilité d’observer la biodistribution des molécules jusqu’à trois semaines après leur administration, ce qui constitue un avantage décisif pour des composés dont l’élimination est lente. Cette approche présente l’avantage majeur d’obtenir chez un même individu à différents temps expérimentaux des données quantitatives et temporelles précises sur la distribution et la persistance des composés au sein du système nerveux central.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus de ce projet sont multiples. Tout d’abord, l’approche mise en place permettra de sélectionner de manière rationnelle le meilleur composé pour la poursuite du développement préclinique d’un futur candidat médicament. En effet, l’analyse fine et comparative des profils de biodistribution facilitera l’identification du composé présentant le comportement in vivo le plus favorable en termes d’accès, de rétention et de persistance au sein du système nerveux central. Par ailleurs, la possibilité de suivre in vivo la biodistribution des différents composés, sur le long terme et de manière entièrement non invasive grâce à l’imagerie constitue un atout majeur.. Cette approche permet de réduire largement le nombre d’animaux qui doivent être euthanasiés. En effet, elle évite d’avoir à euthanasier plusieurs à différents moments pour analyser leur cerveau ou d’autres organes. En limitant ainsi le nombre d’animaux nécessaires tout en augmentant la qualité des données obtenues chez un même individu, le projet s’inscrit pleinement dans le respect des principes des 3R.

Procédures

Une seule administration de composés durée 20min (chirurgie) ; animal anesthésié Imagerie IRM : 1 seule session d’acquisition ; durée : 30min ; animal anesthésié Imagerie TEP : jusqu’à 7 sessions d’acquisition ; durée maximale/examen: 2 heures ; animal anesthésié Prélèvements (sang, liquide céphalo-rachidien) : une seule fois au moment de l’euthanasie de l’animal

Impact sur les animaux

Dans ce projet, nous sommes en mesure d’attendre des effets secondaires tels que la perte de poids, des paralysies des membres, des inflammations locales de la peau au niveau du site d’administration du composé.

Devenir

Tous les animaux de ce projet seront euthanasiés à la fin de la procédure pour analyse post-mortem des tissus/organes.

Remplacement

À l’heure actuelle, il n’existe aucune méthode alternative permettant d’étudier la biodistribution d’un composé à l’échelle de l’organisme entier. Aucun modèle in vitro, ex vivo ou in silico ne permet de reproduire de manière fiable la complexité des interactions physiologiques nécessaires pour suivre en temps réel la distribution systémique d’un composé. Ainsi, le recours à un modèle animal demeure indispensable pour obtenir des données pertinentes et transposables.

Réduction

L’utilisation de techniques d’imagerie non invasives dans ce projet permet un suivi in vivo et longitudinal de la biodistribution des composés étudiés. Cette stratégie constitue un bénéfice éthique significatif, car elle permet de réduire le nombre d’animaux nécessaires en limitant le recours à des euthanasies successives à différents points temporels, contribuant ainsi à la réduction du nombre total d’animaux utilisés.

Raffinement

Dans ce projet, l’utilisation d’un radiotraceur disposant d’une demi-vie compatible avec la cinétique de nos composés pour les études d’imagerie, constitue un avantage majeur en termes de raffinement des procédures expérimentales. En effet, cette caractéristique permet de suivre la biodistribution des composés sur le long terme après une seule administration du radiotraceur, évitant ainsi des réinjections répétées. À l’exception de la première session d’imagerie, les acquisitions ultérieures sous caméra nécessiteront uniquement une anesthésie transitoire des animaux, sans administration supplémentaire de produit. Cette approche limite significativement les manipulations invasives et le stress associés aux procédures expérimentales répétées. Des points limites ont été établis afin de réduire au maximum la souffrance des animaux. Par ailleurs, lors de la procédure d’administration des composés, des mesures de soins pré‑ et post‑opératoires adaptées seront systématiquement mises en place afin de garantir une analgésie efficace, une récupération optimale et le bien‑être des animaux tout au long de la procédure. L’ensemble de ces mesures contribue à minimiser la douleur, la souffrance et l’inconfort, conformément au principe de raffinement des 3R.

Choix des espèces

Dans le cadre de ce projet, le rat a été retenu comme espèce modèle, car il permet un accès fiable et reproductible à l’administration de composés au niveau du système nerveux central, via le liquide entourant la moelle épinière.. Un tel mode d’injection n’est pas possible chez la souris, car l’espace dans lequel il faudrait injecter le produit au niveau de la colonne vertébrale est beaucoup trop petit. Cela rend la procédure très difficile à réaliser, peu fiable et risquée pour l’animal. De plus, le volume cérébral plus important chez le rat constitue un avantage déterminant pour la réalisation d’études en imagerie TEP. Un cerveau de plus grande taille permet non seulement d’améliorer la résolution fonctionnelle des images obtenues, mais également de réduire significativement les effets de volume partiel, qui peuvent autrement fausser l’interprétation des signaux observés dans des structures de très petite taille. Ainsi, l’utilisation du rat garantit une meilleure qualité des données, une interprétation plus robuste des résultats et une sensibilité accrue pour détecter les variations de biodistribution des composés testés. Dans le cadre de ce projet, nous utiliserons des rats adultes pesant entre 220 et 250g à leur arrivée sur le site afin de garantir la faisabilité et la fiabilité de l’administration intrathécale des composés. En effet, chez des animaux de poids plus élevé, la chirurgie intrathécale devient techniquement plus complexe, ce qui entraîne une augmentation de la variabilité opératoire et des risques associés. Le choix de cette gamme de poids permet ainsi d’optimiser la réussite de la procédure tout en limitant les contraintes et les risques pour les animaux.

Jusqu'à quinze injections par animal, dont certaines directement dans les ventricules du cerveau sous cadre stéréotaxique : 550 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Une neuro-inflammation leur est déclenchée par injection de lipopolysaccharide, avec perte de poids, léthargie, tremblements ou convulsions possibles. L'objectif déclaré est de tester des candidats médicaments contre les maladies neurodégénératives. Leur cerveau est prélevé après la mise à mort pour mesurer l'effet des traitements.

Objectifs

Les maladies neurodégénératives, comme la maladie d’Alzheimer ou la maladie de Parkinson, ainsi que certaines atteintes aiguës du cerveau liées à l’inflammation, représentent aujourd’hui un enjeu majeur de santé publique. Leur fréquence augmente avec le vieillissement de la population et, à ce jour, il n’existe pas de traitement capable de stopper ou de guérir ces maladies. De nombreuses études montrent que l’inflammation du cerveau, appelée neuroinflammation, joue un rôle clé dans l’apparition et l’aggravation de ces pathologies. Cette réaction excessive du système immunitaire cérébral contribue à perturber le fonctionnement normal des neurones et à accélérer leur dégénérescence. Malgré les progrès de la recherche, les solutions thérapeutiques permettant de contrôler efficacement cette inflammation restent encore limitées. Dans ce contexte, ce projet a pour objectif de développer et d’étudier un modèle expérimental de neuroinflammation chez la souris, déclenchée de manière contrôlée par l’administration de lipopolysaccharide (LPS). Ce modèle permettra de mieux comprendre les mécanismes de l’inflammation cérébrale et de tester de nouveaux candidats médicaments capables de réduire l’inflammation et de protéger les neurones. À terme, l’ambition est d’identifier des molécules prometteuses ouvrant la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les patients.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d’évaluer l’efficacité de plusieurs candidats thérapeutiques dans un contexte de maladies neurologiques associées à une neuro inflammation induite par injection d’un composé. Ces études d’efficacité constituent une étape clé du développement préclinique, car elles permettent d’identifier les molécules les plus prometteuses, de définir des stratégies thérapeutiques pertinentes et de soutenir la justification scientifique et pharmacologique d’un futur développement clinique. Le bénéfice final attendu est la progression vers de nouvelles options thérapeutiques.

Procédures

Les animaux recevront le produit testé en dose unique ou répétée en respectant les volumes d’injections recommandés selon la voie d’administration. Lors d’injections répétées, 15 injections maximum par animal pourront être réalisées et étalées quotidiennement sur 15 jours ou 14 étalées bi-quotidiennement sur 7 jours. 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. Pour les injections réalisées en intra-cérébéllo-ventriculaire nécessitant un cadre de stéréotaxie, la durée totale de la procédure pourra aller jusqu’à 45 minutes (incluant anesthésie, positionnement et fermeture). 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 4 prélèvements de sang). Un prélèvement s’effectue en moyenne en 1 à 2 minutes.

Impact sur les animaux

Dans le cadre de ce projet, les animaux seront manipulés régulièrement pour différentes procédures (pesées, examens cliniques, administration de traitements, prélèvements sanguins), ce qui pourra entraîner un certain niveau de stress. Comme le projet consiste à induire une neuro inflammation et à tester l’efficacité de traitements préventifs ou curatifs, les animaux pourront également présenter certains effets indésirables liés à l’inflammation ou aux traitements, tels qu’une inflammation locale ou générale, un œdème, une perte de poids, une léthargie ou au contraire une agitation inhabituelle, une déshydratation, des difficultés respiratoires, des tremblements, des convulsions ou encore des troubles digestifs. Pour garantir leur bien être, 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 du niveau de neuro inflammation induit et de l’efficacité des traitements évalués.

Devenir

Le projet visant à évaluer l’efficacité de traitements curatifs ou prophylactiques contre les maladies neuro-dégénératives, l’euthanasie des animaux est indispensable afin de permettre la collecte d’organes, notamment des cerveaux, nécessaires à la réalisation des différentes analyses prévues qui permettront d’évaluer l’effet des traitements.

Remplacement

À ce jour, aucune méthode alternative ne permet de reproduire la complexité du système nerveux central, notamment les interactions entre les neurones, la microglie et les mécanismes inflammatoires impliqués dans les maladies neurodégénératives et les troubles cognitifs. Pour évaluer de nouvelles stratégies thérapeutiques, il est indispensable d’étudier de manière intégrée l’inflammation cérébrale, la survie des cellules nerveuses et les effets sur le comportement. Seul un modèle animal permet actuellement de reproduire ces processus de façon cohérente et pertinente, rendant l’expérimentation animale essentielle pour évaluer de manière fiable l’efficacité de futurs traitements.

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. Un groupe non traité et non soumis à la neuro inflammation sera toujours inclus pour servir de référence. 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 d’au moins cinq jours (portée à sept jours après un transport aérien) 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’induction de la neuro inflammation, 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 des mécanismes de neuro inflammations impliqués dans le développement de pathologies neurodégénératives, car elles permettent d’observer ces processus dans un organisme vivant et d’évaluer de nouveaux traitements de manière intégrée. Ce modèle est bien établi, largement utilisé et reconnu par la communauté scientifique. Les souris développent, après induction contrôlée d’une neuro inflammation, des altérations immunitaires, comportementales et neuronales similaires à celles observées dans plusieurs maladies humaines. Cela permet d’étudier plus précisément l’évolution des processus inflammatoires cérébraux, leurs conséquences sur la survie neuronale, ainsi que l’effet de traitements curatifs ou prophylactiques. Grâce à ces modèles robustes et reproductibles, il est possible d’évaluer efficacement les mécanismes impliqués et le potentiel thérapeutique des produits testés. 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 l’inflammation du tissu cérébral, les marqueurs biologiques, les comportements associés aux déficits cognitifs et l’impact du traitement sur la progression des atteintes neurodégénératives 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 6 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.

Suspension à une grille, tapis roulant, immersion de la queue en eau froide, plaque froide: 80 souris modèles de la maladie de Charcot-Marie-Tooth subissent une série de neuf tests comportementaux, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à huit semaines. Les tests de sensibilité au froid et de force sont décrits comme sources de stress léger et transitoire. Une mesure de l'activité électrique musculaire se fait sous anesthésie générale. Le porteur affirme que ces souris ne présentent aucun signe de douleur ni incapacité, alors que le protocole les soumet à des tests répétés de sensibilité thermique et musculaire.

Objectifs

Le but de ce projet est de tester une nouvelle approche de traitement pour la maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT) à l’aide de modèles de souris. Cette maladie, qui apparaît souvent dès l’enfance, provoque une faiblesse des muscles, une diminution de la sensibilité et des difficultés de coordination, pouvant évoluer vers une perte importante de la mobilité à l’âge adulte. La CMT est liée à un dysfonctionnement des nerfs, notamment de la couche protectrice qui les entoure et permet une bonne transmission des messages nerveux. Les souris utilisées dans ce projet présentent des troubles similaires à ceux observés chez les patients. Dans cette étude, nous croiserons ces souris avec d'autres souris capables de moduler le gène responsable de la maladie afin d’essayer de réduire les atteintes musculaires et nerveuses. Cette approche repose sur l’utilisation de souris génétiquement modifiées obtenues par des croisements adaptés.

Bénéfices attendus

Cette étude va permettre une meilleure compréhension des mécanismes pathologiques à l’origine de la maladie, causant des défauts à la fois dans le tissu musculaire et dans le tissu nerveux. Ce projet pourrait également conduire à une preuve de concept thérapeutique pour une maladie aujourd’hui incurable.

Procédures

Les animaux (80) seront soumis à une série de 9 tests comportementaux : test d’aggrippement (durée 3x20s) - test de suspension (durée 3x60s) pour évaluer la force musculaire ; - déplacement sur tapis roulant (max 60s) et – déplacement sur une barre crantée (10x30s environ) pour évaluer la coordination motrice ; -test d’immersion de la queue en bain-marie (3x30s max en tout), -mesure de réactivité sur plaque froide (3x30s max en tout) et -mesure de réactivité cutanée (4x30s par animal) pour évaluer la sensibilité ; -mesure de l’activité des souris par des capteurs (durée de 22h) ; -mesure de l’activité électrique musculaire, sous anesthésie générale (procédure d'une demi-heure) pour évaluer la conduction nerveuse.

Impact sur les animaux

Dans cette étude, nous utiliserons un modèle de la maladie de Charcot-Marie-Tooth dont les caractérisations ont déjà été effectuées et les animaux ne présentent aucun signe de douleur et aucune incapacité locomotrice. Les nuisances ou effets indésirables causés par les différents tests phénotypiques sont les suivants : – lors de la mesure de la force générale, le fait d’être suspendu à une grille peut engendrer un stress physique transitoire chez l’animal - lors des tests de sensibilité thermique au froid, les animaux peuvent ressentir une sensation d’inconfort liée à l’exposition à une surface froide, pouvant entraîner un stress léger et transitoire. Ces tests sont de courte durée, interrompus dès l’apparition d’une réaction de retrait, et de tel sorte qu'ils ne provoquent pas de lésion tissulaire.

Devenir

Les animaux de cette étude seront mis à mort à 8 semaines après caractérisation comportementale. Une étude histologique des tissus affectés sera ensuite effectuée.

Remplacement

Le modèle souris étant physiologiquement et structurellement assez proche de l’Homme, il nous permettra d’étudier d’une part la physiopathologie de la maladie de Charcot-Marie-Tooth et d’autre part de mieux comprendre les voies de signalisation impliquées dans le développement de cette maladie. De plus, une étude exclusivement réalisée sur des cellules ne pourrait pas se suffire à elle-même car les effets sur l’ensemble de l’organisme et l’évaluation de la force musculaire, de la coordination motrice et de la conduction nerveuse seraient impossibles à évaluer. Une étude sur culture de cellules mutantes ne peut être envisagée car les symptômes décrits ne se développeraient pas et la caractérisation du modèle serait alors impossible.

Réduction

Dans cette étude, nous utiliserons des souris mâles et femelles issues des croisements pour maximiser les informations obtenues tout en réduisant le nombre total d’animaux. Chaque souris sera suivie longitudinalement, c’est-à-dire qu’elle sera étudiée à plusieurs moments au cours de sa vie, afin de mesurer l’évolution des symptômes musculaires et nerveux. Grâce à cette approche, nous pourrons obtenir des résultats fiables tout en appliquant le principe de réduction : utiliser le moins d’animaux possible pour répondre aux questions scientifiques.

Raffinement

Les nouveau-nés seront avec leurs parents jusqu’au sevrage. Après cette période, les animaux seront hébergés par groupes de 2 à 5 par cage, dans un environnement ventilé. La température sera maintenue constante et un cycle lumineux de 12 heures jour/nuit sera respecté. Chaque cage sera équipée de nids et les animaux auront un accès illimité à l’eau et la nourriture. Un tube par cage sera également disposé. Les souris CMT présentent des difficultés au temps de suspension, de la nourriture en gel ainsi que des pellets seront donc directement placés dans la cage afin de soulager l’animal dans son accès à la nourriture. À partir du moment où les animaux seront au phénotypage (semaine 7 et 8), ils seront contrôlés du lundi au vendredi lors des tests afin de pouvoir détecter au plus tôt les premiers signes de souffrance ou de stress comme un pelage ébouriffé ou terne, un dos voûté, de l’apathie, des comportements répétitifs (léchage excessif, tourner en rond), une maigreur visible (pesée lundi semaine 7 et semaine 8), ou encore une agressivité envers les congénères. Si un de ces signes se présente de manière sévère ou persistante, un analgésique pourra être administré sous recommandation vétérinaire, ou l’animal sera euthanasié et retiré de l’étude afin de lui éviter toute souffrance.

Choix des espèces

Afin de comprendre les mécanismes biologiques de la maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT) et d’évaluer l’efficacité d’une approche thérapeutique, l’utilisation d’un modèle animal est indispensable. La CMT est une maladie qui affecte à la fois les nerfs périphériques et les muscles, entraînant des troubles moteurs et sensoriels progressifs. Ces interactions complexes entre nerfs et muscles ne peuvent pas être reproduites de manière fiable dans des modèles cellulaires. Le modèle souris utilisé reproduit les principales caractéristiques de la maladie observées chez les patients, notamment la faiblesse musculaire, les troubles de la coordination et les altérations de la structure et du fonctionnement des nerfs. De plus, l’organisation des systèmes nerveux et musculaire chez la souris est suffisamment proche de celle de l’être humain pour permettre une étude pertinente des mécanismes de la maladie et de la réponse à une intervention thérapeutique. L’utilisation de ce modèle permet ainsi d’évaluer, à l’échelle de l’organisme entier, l’impact d’une modulation génétique sur les fonctions motrices et nerveuses, ce qui est essentiel pour répondre aux objectifs scientifiques du projet.

Une injection de toxines dans le cerveau pour détruire des neurones, un choc électrique de 0,7 milliampère et une restriction alimentaire : 2 280 rats vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Plusieurs modèles de la maladie de Parkinson sont reproduits, avec pose d'une canule cérébrale et injections répétées sur quatre semaines, suivies de tests comportementaux et d'imagerie. Le protocole prévoit la mise à mort dès qu'un rat atteint des points limites : perte de 20 % du poids, prostration, automutilation ou hémorragie. L'objectif est d'identifier des marqueurs d'imagerie des troubles moteurs et cognitifs, sur des modèles dont le porteur reconnaît qu'ils ne reproduisent que partiellement la maladie humaine.

Objectifs

Le projet se déroulera désormais dans 2 EU. La maladie de Parkinson (MP) se caractérise par les classiques signes moteurs permettant le diagnostic mais également par des troubles cognitifs et psycho-comportementaux, plus variables dans leur apparition et leur expression, mais ayant un impact considérable sur l’autonomie et la qualité de vie des patients ainsi que sur les décisions thérapeutiques. Pourtant, leur prise en charge reste limitée et requiert une meilleure compréhension des mécanismes impliqués, notamment via l’identification de biomarqueurs. Les biomarqueurs sont des indicateurs des processus pathogènes et des outils précieux tant pour faciliter le diagnostic précoce, que pour suivre l’évolution de la pathologie ou l’efficacité d’un traitement. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) avec ses explorations anatomiques et fonctionnelles, combinée à des méthodes spécifiques d’analyse a récemment permis de mettre en évidence des marqueurs de certains des troubles observés en clinique. Cependant son utilisation reste encore marginale notamment pour le diagnostic, et le lien entre ces marqueurs d’imagerie et l’histologie reste à établir. Cette corrélation est indispensable tant à la compréhension des mécanismes sous-jacents qu’à la validation de ces marqueurs en tant que Biomarqueurs de la pathologie. L’utilisation de modèles animaux est le moyen le plus adapté pour mener ce type d’études. Cependant, ils ne miment que partiellement la pathologie humaine et chaque modèle présentent des avantages et des limites. Il convient donc de valider les résultats obtenus sur plusieurs modèles complémentaires pouvant représenter les différents aspects physiopathologiques de la maladie. Le présent projet vise d’abord à étudier plusieurs de ces modèles afin de reproduire les différents troubles moteurs et non moteurs associés à la pathologie. Les objectifs seront ensuite d’identifier des biomarqueurs des troubles moteurs et non moteurs en IRM/TEP et d’étudier les mécanismes physiopathologiques sous-jacent. Enfin, en fonction des résultats de cette première partie (et des résultats in vitro fait en parallèle), certains de ces modèles seront reproduits afin de tester l’effet de stratégies thérapeutiques . Un modèle de démence induite par une déplétion cholinergique centrale sera aussi utilisé comme contrôle positif de déclin cognitif sévère afin de contrôler l’efficacité de ces stratégies.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d’identifier des biomarqueurs des troubles moteurs et non moteurs en imagerie in vivo (IRM ou TEP) et d’étudier les mécanismes physiopathologiques sous-jacent (Histologie). Ces biomarqueurs pourraient être validés et utilisés en clinique pour aider au diagnostic de certains troubles, le suivi non invasif de l'évolution de la pathologie et/ou de l'effet des traitements. L'étude des mécanismes sous jacents permettra l'idenitfication de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles dont l'efficacité sera testée.

Procédures

Les animaux seront soumis à des procédures chirurgicales visant à injecter des toxines pour induire des lésions cérébrales (30 minutes) dans l'EU2/2 pour les AAV2/9 hm-alpha-syn en A2 et dans l'EU1/2 pour les autres toxines (6OHDA, MPTP, IgG saporine). Après transfert dans l'EU1/2, certains d'entre eux subiront à nouveau une procédure chirurgicale pour l'implantation d'une canule d'administation cérébrale (30 minutes). Certains animaux subiront des injections sous-cutanées ou intra-péritonéales (Maximum 2/jours pendant 4 semaines). Tous les animaux subiront une série de tests comportementaux dont certains nécessitent une restriction alimentaire avec rationnement, ou la délivrance d'un choc electrique (0,7 mA - 2 sec, 1 seule fois). Le transport entre les 2 EU sera assuré par un transporteur agréé respectant les conditions optimales pour limiter le stress et maintenir le BEA.

Impact sur les animaux

Les toxines injectées induisent une dégénérescence des voies cérébrales dopaninergiques et/ou cholinergiques, un déficit du contrôle moteur et/ou cognitif est donc attendu et étudié dans ce projet. Une perte de poids corporel peut aussi être observée chez certains animaux plus sévérement lésés. L'anesthésie subie lors de la chirurgie ou de l'imagerie en IRM pourrait être mal tolérée par certains animaux. Les évaluations comportementales n'induisent pas de perturbation en elles-mêmes. La restriction alimentaire associée au touchscreen pourrait être mal tolérée par certains animaux. La pose de canule intracérébrale et les injections de traitments pourraient être mal tolérées.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés à la fin des évaluations en imagerie in vivo ou après l'evaluation des effets thérapeutiques sur ces variables

Remplacement

Il n’existe pas de méthode alternative à l’utilisation d’animaux pour étudier la physiopathologie de troubles cognitifs et comportementaux. Cependant pour limiter l’utilisation d’animaux, l'étude de la potentielle toxicité, des mécanismes d'action et l’efficacité des molécules thérapeutiques testées seront étudiés en parallèle sur un modèle cellulaire (Remplacement).

Réduction

Le nombre d’animaux a été calculé au minimum sur la base d'un test de puissance. L'analyse statistiques des données débutera par une étude de la normalité et de l'homogénéité des variances. Selon la distribution des valeurs, des tests paramétriques (ANOVA puis Test de Fisher pour la compariason 2 à 2) ou non paramètriques (Kruskal-Wallis et Wil-Coxon test pour la comparaison 2 à 2) seront utilisés. Les mêmes animaux seront réutilisés pour l'analyse comportementale et l'imagerie cérébrale à différents temps du processus pathologique, ainsi que pour les analyses histologiques post-mortem. Les animaux seront réutilisés pour différentes évaluations (Comportement et Imagerie) à différents temps du processus pathologique, ainsi que pour les analyses histologiques post-mortem.

Raffinement

Les rats seront hébergés dans des portoirs ou armoires ventilées sous un cycle de lumière 12h/12h selon la règlementation, avec nourriture et accès à l'eau ad libitum. Le raffinement est assuré par un hébergement collectif, de l’enrichissement dans les cages, des sessions d’acclimatation aux expériences, une manipulation expérimentée des animaux. L'unique transport entre les 2 EU après la procédure de chirurgie en A2 sera effectuée par un transporteur agréé pendant 15 minutes maximum, dans des conditions optimales pour limiter le stress et maintenir le BEA (cage de transport spécifique, climatisation du camion, respect cycle lumière, vibrations amorties). De plus, un suivi quotidien du bien-être des animaux sera effectué pour surveiller l'apparition éventuelle de souffrance ou de points limites pour lesquels des décisions adaptées seront prises. Un point limite a été déterminé selon les critères suivants : Le comportement général : -Difficulté de mobilité, isolement, perte partielle de réactions aux stimuli -Prostration, automutilation, tremblements - Vocalisations, agressivité Le poids : perte de poids importante (20%) L’apparence physique : pelage très terne ou souillé, plaie cutanée, hémorragie oculaire, génitale et/ou anale. Selon les critères observés et la cause identifiée, les animaux seront soit isolés et soignés, et/ou recevront un traitement analgésique (Buprénorphine, 0.05 mg/kg), ou seront euthanasiés par dose létale de pentobarbital dans une salle dédiée (Doléthal®, 182.2mg/kg) . La structure BEA ou le vétérinaire référent seront sollicités pour avis si besoin.

Choix des espèces

Parmi les petits rongeurs, le rat est l’espèce la mieux adaptée pour l’évaluation des troubles cognitifs et psycho-comportementaux. Par ailleurs, les modèles expérimentaux choisis ont été décrits chez le rat. Les rats utilisés auront 8-10 semaines. Cet âge a été choisi en raison de la référence utilisé pour l’ATLAS cérébral de rat et la précision de localisation des repères stéréotaxiques pour les injections cérébrales.