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Etude du rôle thérapeutique de la modulation de MT5-MMP dans un modèle murin de la maladie d’Alzheimer
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Une injection de virus dans la région de l'œil, sous anesthésie, ouvre le protocole pour 448 souris, dont la moitié porte des mutations reproduisant la maladie d'Alzheimer. Toutes vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis tuées à sept mois pour prélever leur sang et leur cerveau. L'injection peut provoquer un saignement oculaire et une inflammation, avec œil fermé et écoulement. Le porteur annonce quatre tests comportementaux de 8 à 70 minutes portant sur l'exploration et la mémorisation, sans préciser lesquels.
Objectifs
La maladie d’Alzheimer MA est une maladie neurodégénérative, au cours de laquelle les cellules du cerveau dégénèrent. Elle affecte environ 1 million de personnes en France et il n’existe aucun traitement efficace à ce jour. Notre activité de recherche est dédiée à l'étude des mécanismes cellulaires impliqués dans la MA. L’objectif est de comprendre le fonctionnement de cette maladie, afin de trouver des moyens d’action dans le système nerveux qui permettront de ralentir le développement de la MA.
Bénéfices attendus
L’objectif final est d'améliorer la qualité de vie des personnes atteintes par la MA. Les bénéfices à plus court terme, concernent d'une part la compréhension des mécanismes de fonctionnement de la MA et d'autre part de trouver des moyens d’action sur le système pour réduire le développement et l’agressivité de la MA.
Procédures
Les jeunes adultes de 3 mois recevront une injection unique (durée une minute) sous anesthésie gazeuse, d'un virus qui a pour effet de retarder l'apparition des symptômes de la MA. A l'âge de 6,5 mois, les animaux subiront 4 tests comportementaux dont la durée varie entre 8 minutes et 70 minutes. La finalité de ces tests consiste à étudier l'activité d'exploration et la mémorisation. A la fin de la procédure, tous les animaux seront anesthésiés en vue d'un prélèvement sanguin et d'une perfusion.
Impact sur les animaux
L'injection du virus est susceptible de provoquer un stress lié à la manipulation de l'animal, un saignement oculaire, une inflammation (oeil fermé, écoulement oculaire...). Les tests comportementaux peuvent être à l'origine de stress de courte durée qui s'atténuera avec la fréquence des séances d'habituation des animaux.
Devenir
A l’issue de la procédure, tous les animaux seront mis à mort sous anesthésie générale profonde pour réaliser des prélèvements de sang et de tissus cérébral à des fins d'histologie. Ceci permettra de comprendre les mécanismes impliqués dans la maladie d'Alzheimer.
Remplacement
Bien que des progrès considérables aient été faits dans la modélisation des pathologies à l’aide de systèmes cellulaires et moléculaires innovants, ces modèles ne fournissent que des informations très partielles. Il est encore à ce jour indispensable d’utiliser des animaux pour mieux appréhender la complexité des interactions cellulaires et moléculaires et développer de nouvelles thérapies adéquates pour traiter des maladies neurodégénératives comme la MA. En ce sens, nous développons aussi des approches expérimentales in vitro dont les résultats doivent dans tous les cas être confortés in vivo. L’efficacité de futurs traitements originaux doit se traduire par une amélioration biologique/histologique et comportementale dans des modèles murins, notamment le modèle souris de la MA. Ces souris représentent un modèle de choix pour l’étude de la maladie car elles développent rapidement une MA expérimentale (dès 2 mois), laquelle est similaire à celle observée chez l’homme.
Réduction
Le nombre de lots expérimentaux et d'animaux au total : souris Contrôles (mâles+ femelles) n= 7 groupes x32 souris = 224 - souris modèle Alzheimer (mâles+ femelles) n= 7 groupes x32 souris = 224 Soit 448 animaux. Ce nombre d'animaux a été réduit à son minimum pour pouvoir être validé d’un point de vue statistique notamment pour les études comportementales, d'autant que nous travaillons sur des souris issues de plusieurs reproductions.
Raffinement
Les souris seront hébergées sous environnement contrôlé, dans des cages enrichies (dômes en papier, nids végétaux à base de fibres courtes de coton). Une observation quotidienne des animaux sera effectuée pour s’assurer de leur bien-être. Au cours de l'injection dans la région de l'oeil, chaque souris sera préalablement anesthésiée et recevra une goutte de collyre (anesthésie locale). Suite à l'injection, une attention particulière sera accordée aux yeux lors de l'observation quotidienne afin d'identifier de possibles effets indésirables (œil fermé, saignement, inflammation, écoulement oculaire…). Toutes les évaluations de l'état des animaux seront faites selon une grille d'évaluation adaptée. Préalablement aux tests comportementaux, les souris seront habituées à la préhension et à l'expérimentateur.
Choix des espèces
Les souris constituent des modèles de choix pour notre travail car elles sont couramment utilisées comme modèles de la MA, ainsi que comme modèle pré-clinique pour tester les effets in vivo de molécules thérapeutiques potentielles. Pour nos études, nous utiliserons des souris sauvages et des souris génétiquement modifiées modèle de la maladie d’Alzheimer. Les animaux seront utilisés à 4 stades : 1) Stade jeune adulte 3 mois, dans lequel une injection sera faite, permettant ainsi l’expression des variants de protéines d’intérêt dans les neurones. 2) Stade adulte 4 mois afin de tester des stades intermédiaires sans participer aux tests comportementaux. 3) Stade adulte à l’âge de 7 mois. Cet âge représente une phase de la maladie dans laquelle nous observons des marques évidentes de la pathologie, aussi bien au niveau comportemental que biochimique et histopathologique. Le comportement des animaux sera testé à partir de 6,5 mois, et ce pendant environ 15 jours. 4) Stade adulte à l'âge de 7 mois. A ce stade les animaux seront mis à mort.
Etude du bénéfice d’un traitement aigu par un antidépresseur dans un modèle de trauma crânien léger chez la souris.
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Un traumatisme crânien est provoqué chirurgicalement chez 500 souris, qui reçoivent ensuite une injection d'antidépresseur dans l'abdomen à l'état vigile, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Toutes sont tuées pour l'analyse post-mortem des processus oxydatifs et inflammatoires du cerveau. Le médicament testé est déjà autorisé chez l'être humain, et le porteur espère lui ouvrir une nouvelle indication pour les personnes victimes de traumatisme crânien. Comment le traumatisme est produit, avec quel appareil et à quelle énergie, n'apparaît nulle part, pas plus que les tests censés révéler les troubles de la mémoire et les signes d'anxiété annoncés chez les animaux.
Objectifs
Le traumatisme crânien (TC) est l'une des principales causes de mortalité et de handicap chez les jeunes, et malheureusement, à ce jour, aucun traitement efficace ne permet de limiter ces déficits. Les séquelles post-TC sont en partie liées à l’activation précoce de mécanismes de stress oxydant et d’inflammation, et de récentes études suggèrent que la modulation de différentes voies biologiques permet de limiter ces processus dans des modèles précliniques de TC. Les TC légers concernant le plus grand nombre d’individus en clinique, nous proposons d’évaluer si un médicament antidépresseur (ayant obtenu une autorisation d’utilisation chronique en clinique humaine) pourrait également exercer des effets bénéfiques en traitement ponctuel dans un modèle de TC léger chez la souris, notamment sur le stress oxydant et l’inflammation post-traumatiques, ce qui aboutirait in fine à une nouvelle indication en clinique pour ce médicament.
Bénéfices attendus
Etant donné que le médicament que nous évaluerons dans ce projet est d’ores et déjà autorisé en clinique humaine, s’il se révèle bénéfique dans notre modèle murin, son utilisation chez les patients victimes de traumatisme crânien pourra rapidement être proposé, ce qui constituera donc une nouvelle indication pour ce médicament.
Procédures
Les animaux seront soumis à une procédure chirurgicale puis à une injection d’antidépresseur par voie intrapéritonéale en vigile.
Impact sur les animaux
Etant donné que le degré de traumatisme crânien visé est léger, et sur la base de notre expérience et des données de la littérature, la mortalité des animaux subissant l’intervention nécessaire au modèle est généralement nulle. Cependant, suite à l’anesthésie gazeuse, la mortalité peut survenir par non reprise d’une respiration spontanée, même si cet évènement reste très rare d’après notre expérience. Toujours d’après notre expérience, la modélisation du TC s’accompagnera d’une période de baisse de prise de nourriture mais sans conséquence significative sur les paramètres de suivi quotidien des animaux (poids, apparence, comportement spontané et lors de la manipulation). Le comportement des animaux exposés au TCL pourra être légèrement modifié : ils pourraient développer des problèmes de mémoire et montrer des signes mineurs d’anxiété.
Devenir
A la fin de la procédure, les souris seront mises à mort pour analyse post mortem, permettant d’évaluer si le traitement antidépresseur utilisé permet de réduire significativement ces processus post-traumatiques et donc d’améliorer la récupération après le TC.
Remplacement
Nos recherches portent sur l’intégrité du cerveau en contexte de traumatisme crânien, en s’intéressant plus particulièrement aux phénomènes oxydatifs et inflammatoires impliquant de nombreux acteurs cellulaires et moléculaires. Si certains de ces mécanismes peuvent être étudiés à l’aide de modèles in vitro, le recours à des modèles animaux reste indispensable pour appréhender les processus complexes propres aux animaux vivants. Le modèle murin est essentiel à cette étude visant à mieux comprendre ces mécanismes dans une perspective thérapeutique.
Réduction
Les études prévues nécessiteront l’utilisation 500 animaux au maximum. L’effectif nécessaire a été évalué de manière statistique, et dans le but de réduire au maximum l’utilisation d’animaux, tout en s’assurant d’atteindre les objectifs spécifiques fixés. L’étude pilote réalisée uniquement sur les animaux TC permettra d’identifier la dose optimale d’antidépresseur ; dans une deuxième étape du projet, l’étude sera poursuivie à la dose optimale d’antidépresseur et les groupes contrôles seront cette fois-ci inclus. Ainsi, l’étude pilote permettra de réduire le nombre total d’animaux utilisés pour notre projet. L’effectif prévu nous permettra d’évaluer si notre traitement diminue les processus oxydatifs/inflammatoires post-traumatiques chez le mâle et la femelle, tout en déterminant la dose optimale à utiliser.
Raffinement
Les procédures prévues ont été raffinées pour réduire au maximum le stress physique et physiologique, et toute forme de souffrance chez les animaux au-delà du phénomène traumatique que nous étudions. Les animaux seront habitués aux conditions d’hébergement de l’établissement utilisateur. Ils seront hébergés en groupes de 4-5 individus dans un environnement enrichi. Des aliments (croquettes) ainsi que de l’eau gélifiée seront déposés directement dans chaque cage à la suite de la procédure chirurgicale afin de favoriser à la fois la consommation de nourriture et l’hydratation des animaux. Une fiche de suivi sanitaire (annexe 1) permettra de suivre l’état général des animaux pendant les 48 heures post chirurgie (poids, apparence et comportement spontané et lors de la manipulation) et de s’assurer que les points limites ne soient pas atteints. L’ensemble du personnel en charge de la surveillance des animaux sera formé à l’utilisation de cette fiche de suivi sanitaire. Les animaux seront mis à mort de manière précoce par dislocation cervicale dans le cas où les points limites seraient atteints.
Choix des espèces
Le modèle murin est utilisé en raison de sa pertinence biologique, génétique et physiopathologique, permettant d'étudier de manière fiable les mécanismes impliqués dans le domaine des neurosciences et plus particulièrement du traumatisme crânien dans le respect des principes des 3R. Ce modèle est au cœur de notre recherche, car il permet de reproduire des lésions cérébrales et d’observer les mécanismes sous-jacents aux dysfonctionnements neurologiques. En outre, la souris est un modèle bien établi pour étudier les effets des traumatismes crâniens et le stress oxydatif, ce qui nous permet de situer nos résultats dans un cadre scientifique validé. Son utilisation permet également de tester plus facilement des stratégies thérapeutiques innovantes. Cette espèce animale constitue ainsi un outil essentiel au sein de notre équipe pour approfondir la compréhension des altérations cérébrales et des mécanismes sous-jacents aux lésions cérébrales dans le cadre de pathologies neurodégénératives. Les animaux arriveront dans l’animalerie de l’établissement à l’âge de 8 semaines. Ils auront 9-10 semaines au moment de la chirurgie, ce qui correspond au stade de jeune adulte, stade pertinent car c’est un âge particulièrement propice aux traumatismes crâniens en clinique humaine.
Protocole de détermination par imagerie ultrasonore ultrarapide des pressions critiques d’autorégulation cérébrale et des mécanismes d’autorégulation cérébrale chez l’ovin en débit sanguin variable pulsatile non pharmacologique
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
- Système nerveux
Déterminer à quelle pression artérielle le cerveau cesse de réguler son propre débit sanguin, en poussant cette pression de 20 à 180 mmHg par paliers : 15 brebis vont être utilisées dans ce protocole, opérées sous anesthésie générale et tuées avant tout réveil. Chacune reçoit une ouverture de quelques centimètres de la boîte crânienne pour laisser passer les ultrasons, des cathéters à ballonnet posés dans l'aorte et la veine cave par l'aine, et dix prélèvements de sang, pour une procédure d'environ six heures. Le porteur reconnaît ne pouvoir fonder l'effectif sur aucune estimation statistique, faute de données sur la survie des animaux et la qualité des acquisitions. Aucune brebis ne se réveille, la craniectomie et les variations extrêmes de pression les exposant à des lésions cérébrales que le porteur juge incompatibles avec leur bien-être.
Objectifs
L’autorégulation cérébrale est un phénomène physiologique de régulation du débit sanguin cérébral par variation du diamètre des vaisseaux cérébraux. Elle permet la protection du système nerveux central en assurant un transport stable et continu d’oxygène jusqu’aux neurones dans des conditions de pressions artérielles très variables. En effet, grâce à l’autorégulation cérébrale, le débit sanguin cérébral reste stable dans la zone comprise entre 50 mmHg et 150 mmHg de pression artérielle moyenne. Au-delà, les vaisseaux cérébraux se dilatent à l’excès ou se collabent arrêtant le flux sanguin cérébral. Dans différentes situations, l’autorégulation cérébrale peut-être perturbée ; anesthésie générale, chirurgie cardiaque sous circulation extra-corporelle, cardiopathie congénitale… Par ce modèle de variation de pression artérielle pulsatile non pharmacologique par ballon de pression intravasculaire, nous permettons d’approcher les phénomènes physiopathologiques rencontrés en pratique clinique en limitant les biais liés à l’expérimentation. Les techniques de surveillance du débit sanguin cérébral en routine tels que l’oxymétrie tissulaire cérébrale par spectrométrie proche infrarouge (NIRS), ou bien le Doppler transcrânien (DTC) n’ont une visualisation du débit sanguin cérébral qu’indirect et parcellaire. L’imagerie ultrasonore ultrarapide est une technique utilisée en recherche translationnelle en cours de développement, dont plusieurs études ont validé des données dans l’étude de la perfusion cérébrale. Cette technique permet de visualiser la perfusion cérébrale dans sa globalité, à haute résolution temporelle et spatiale. L’objectif du projet est de déterminer les pressions de perfusion cérébrale critiques dans un régime de pression artérielle pulsatile, au-delà desquelles les systèmes d’autorégulation cérébrale sont dépassés et où le débit sanguin cérébral n’est plus stable, grâce à l’imagerie par ultrasons ultrarapides. Cette imagerie nous renseignera sur des paramètres jusque-là jamais décrits à propos de l’autorégulation cérébrale, notamment les variations territoriales de cette autorégulation, l’importance et le rôle des territoires artériels et veineux.
Bénéfices attendus
Les résultats de cette recherche permettront de comprendre les phénomènes physiologiques et les mécanismes de l’autorégulation cérébrale. Ils pourront ensuite être utilisés pour interpréter des situations physiopathologiques chez l’homme, et plus particulièrement chez l’enfant en période néonatale et périopératoire de chirurgie cardiaque congénitale.
Procédures
Les animaux seront hébergés en période pré-procédurale au sein de l’animalerie. Le jour de la procédure ils seront d’abord sédatés par voie intramusculaire, une fois sédatés ils seront emmenés jusqu’au bloc opératoire où ils seront perfusés. L’anesthésie générale est alors administrée par voie intra-veineuse et permet une sédation complète et un contrôle complet de la douleur. Une fois anesthésiés une assistance respiratoire est posée car l’anesthésie générale qui est un puissant dépresseur respiratoire. Sous anesthésie générale sera réalisée dans un premier temps une ouverture de quelques centimètres de la boite crânienne pour permettre l’apposition et la transmission des ondes ultrasonores au travers du système nerveux central, et ainsi pouvoir réaliser les mesures d’échographe ultrasonore ultrarapide. Ensuite, nous mettrons en place le modèle de variation tensionnelle non médicamenteuse pulsatile par technique mini-invasive d’occlusion de l’aorte et de la veine cave inférieure par des cathéters à ballonnet intra-vasculaires mis en place par abord mini-invasif à l’aine. Par variation du volume des ballons intra-vasculaires, nous ferons varier la pression artérielle moyenne entre 20 mmHg et 180 mmHg par paliers progressifs, lors desquels nous réaliserons des acquisitions par IUU échographie Doppler transcrânien standard et oxygénation tissulaire cérébrale par spectrométrie en proche-infrarouge (NIRS). Pour s’affranchir de la dérégulation cérébrale liée aux variations de concentration de CO2 contenu dans le sang artériel influencé par la circulation extracorporelle, une analyse sanguine sera régulièrement réalisée (2 ml par prélèvement, réalisé 10 fois au total par animal soit 20ml). Nous estimons la durée totale de procédure d’environ 6h par animal. A la fin de procédure, sous anesthésie générale, une euthanasie médicamenteuse par thiopental sera réalisée selon les recommandations en vigueur.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables potentiels incluent : le stress pré-procédural, le risque de saignement lié à la circulation extra corporelle et au retrait de la part d’os crânien, les troubles du rythme ou dysfonctions cardiaques.
Devenir
L’ensemble des animaux seront euthanasiés sous anesthésie générale. En effet, la craniectomie ainsi que les variations extrêmes de pression artérielle exposeraient les animaux à un risque important de lésions cérébrales, compromettant significativement leur confort et leur bien-être.
Remplacement
Aucune méthode de modélisation sur ordinateur n’existe pour le moment par manque de connaissance sur les mécanismes d’autorégulation cérébrale étudiés par cette procédure. La brebis adulte par sa taille et son poids est un mammifère couramment utilisé pour modéliser la physiopathologie humaine, ses particularités cérébrales proche de l’homme permettent une bonne valeur prédictive des résultats qui seront retrouvés.
Réduction
Le nombre d’animaux a été estimé pour permettre de tenir compte du risque d’intolérance hémodynamique de l’animal, des risques liés à la craniotomie, et enfin au risque d’aléa d’acquisition technique des données ultrasonores sur un système de recherche, parfois de qualité insuffisante pour permettre leur interprétation. Ainsi 15 animaux au total sont prévus pour ce projet. Nous savons par le résultat d’étude cliniques par imagerie ultrarapide ultrasonore, que le taux d’acquisitions interprétables est de 90%. Cependant pour cette expérimentation nous n’avons pas de données concernant la survie des animaux et la fiabilité d’acquisitions d’imagerie, il n’est donc pas possible de réaliser une estimation statistique du nombre d’animaux nécessaires.
Raffinement
L’animal est place dans les conditions d’hébergement initial avec les méthodes de raffinement adéquat a son espèce : groupe social, pierre a sel et jouets Les animaux sont suivis quotidiennement par du personnel formé. Pour l’intervention, l’animal sera prémédiqué. Sous anesthésie générale, le niveau de sédation et d’anti-douleur sera adapté aux besoins de l’animal L’ensemble des gestes invasifs, douloureux ou pourvoyeur de stress seront réalisés ensuite sous anesthésie générale. A l’issue de la procédure, toujours sous anesthésie générale, les animaux seront euthanasiés. Si un des points limites est atteint et qu’aucune mesure ne permet un retour à l’état basal, le protocole sera interrompu et l’animal euthanasié.
Choix des espèces
Les brebis adultes ont été sélectionnées pour leur similitudes morphologiques et physiologiques en termes de poids taille et caractéristiques neurologiques avec l’homme.
Imagerie des agrégats protéiques par IRM-CEST pour les maladies neurodégénératives
- Recherche appliquée
- Diagnostic des maladies
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Rats : 40
Deux heures d'IRM sous anesthésie, la tête maintenue par des barres d'oreilles : 240 souris et 40 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue pour confronter les images aux analyses histologiques. Avant cela, chaque animal subit une chirurgie stéréotaxique de 45 minutes pour recevoir dans le cerveau un vecteur viral ou une protéine pathologique, avec douleur et perte de poids possibles pendant un à trois jours. Une lignée de souris présente en outre un risque de crises d'épilepsie vers l'âge de deux mois. Le porteur défend le choix des rongeurs en concédant que ces modèles des maladies d'Alzheimer et de Parkinson sont "imparfaits", tout en les qualifiant d'"indispensables".
Objectifs
La maladie d’Alzheimer, la maladie de Huntington ou la maladie de Parkinson appartiennent à une classe de maladies neurodégénératives (les protéinopathies) causées par des protéines mal repliées ou mal dégradées qui s’agrègent dans le cerveau. Outre leur perte de fonction initiale due au mauvais repliement, ces protéines solubles acquièrent des fonctions toxiques, notamment en s’agrégeant et se propageant dans le cerveau. De plus, il existe actuellement un débat scientifique sur la nature des agrégats de ces protéines qui présentent des degrés variables de toxicité et des caractéristiques de propagation conduisant à différentes formes de maladies. De plus en plus de personnes âgées souffrent de protéinopathies, et en particulier de la maladie d’Alzheimer et de la maladie de Parkinson. Il est d’un intérêt considérable de pouvoir distinguer les formes solubles et agrégées des protéines impliquées dans les maladies d’Alzheimer et de Parkinson, de quantifier leur agrégation précocement et de surveiller leur propagation de manière non invasive. Cela permettra de mieux comprendre la physiopathologie de ces maladies neurodégénératives en recherche fondamentale et préclinique, et à terme, de disposer d’un outil de diagnostic et de suivi. Une modalité d'IRM relativement récente appelée CEST (Chemical Exchange Saturation Transfer) a été proposée pour imager les protéines avec une excellente résolution spatiale. Elle pourrait notamment permettre de distinguer les protéines solubles des agrégats de protéines. Ainsi, l'objectif principal de notre projet est d'établir un outil de surveillance et de diagnostic des maladies d’Alzheimer et de Parkinson reposant sur l'imagerie non invasive d'agrégats protéiques spécifiques impliqués dans ces maladies neurodégénératives. Notre deuxième objectif est de mieux comprendre les voies pathologiques (agrégation, propagation à travers les structures cérébrales) de chaque type de protéines, et comment celles-ci, selon leurs propres caractéristiques, peuvent provoquer des formes de maladies différentes.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de faire de l’IRM-CEST une nouvelle modalité diagnostique pour les maladies neurodégénératives. Cette approche offrirait des avantages significatifs à la recherche fondamentale et préclinique pour une meilleure compréhension des processus pathologiques impliqués dans ces maladies et en fournissant des biomarqueurs pertinents pour l’évaluation des traitements futurs. Elle profiterait également à la recherche clinique, puisque toutes les méthodes développées sont transférables sur des scanners cliniques.
Procédures
- Tous les animaux (280) seront scannés à l’IRM sous anesthésie (durée : 2h00). - L’injection d’un vecteur viral (qui permet d’introduire dans les cellules cérébrales un gène codant pour la protéine pathologique) sous anesthésie profonde (durée de la chirurgie : 45 min) sera réalisée sur 40 animaux et sous conditions stériles. - L’injection de la protéine d’intérêt ou d’un liquide contrôle sous anesthésie profonde (durée de la chirurgie : 45 min) sera réalisée sur 240 animaux et sous conditions stériles. L’analgésie est toujours utilisée avec l’anesthésie lors des chirurgies.
Impact sur les animaux
Nous nous attendons à ce que certaines chirurgies puissent causer de la douleur, du stress ou une perte de poids temporaire. Des effets indésirables (stress ou douleur) peuvent durer pour un temps variable d’une journée à 3 jours après l’opération. Un risque de stress cardio-respiratoire est aussi présent lors de l’anesthésie. Cetrtaines souris peuvent présenter un risque de crise d’épilepsie vers l’âge de 2 mois.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés à la fin des procédures afin de confronter les mesures in vivo aux résultats histologiques.
Remplacement
Ce projet fait appel à deux modèles de souris de la maladie d'Alzheimer ainsi qu’un modèle rat de la Maladie de Parkinson déjà caractérisés. A l’heure actuelle, ce projet ne peut pas être réalisé à l’aide de modèles cellulaires, ni être simulé par des techniques informatiques. En effet, les symptômes neurologiques cognitifs de la maladie ne peuvent être répliqués que chez l’animal. Par ailleurs, les régulations hormonales ou les réactions inflammatoires liées aux maladies d’Alzheimer et de Parkinson ne peuvent pas être reproduites dans des modèles cellulaires 2D ou des organoïdes. Enfin, l’étude de la diffusion des protéines Tau dans le cerveau requiert toute la complexité des réseaux neuronaux qui se mettent en place au cours de la maturation et du vieillissement du cerveau. Il est donc nécessaire de réaliser ce projet sur des espèces modèles mammifères comme la souris et le rat, présentant le plus possible de similitudes avec la physiologie humaine, c’est-à-dire possédant un cerveau complexe permettant d’exprimer des comportements sophistiqués.
Réduction
Le nombre maximal d’animaux utilisés pour ce projet (280 animaux dont 240 souris et 40 rats) a été défini au plus juste pour atteindre les objectifs scientifiques et être statistiquement pertinent compte-tenu de nos connaissances au début du projet. Pour définir statistiquement la taille des lots d'animaux à tester, nous nous appuyons sur des travaux publiés, ainsi que sur l'utilisation d’un logiciel in vivo, approprié pour l'évaluation statistique du nombre d’animaux requis. Par ailleurs, les techniques de neuro-imagerie développées dans ce projet permettent un suivi des animaux au cours du temps. Ceci permet d’augmenter la puissance statistique et de réduire le nombre d’animaux nécessaires pour atteindre l’objectif scientifique.
Raffinement
- Examens IRM (sous anesthesie) : la douleur liée à l’utilisation de barres d’oreilles pour stabiliser l’animal est minimisée par application locale d'analgesie 5 minutes avant. - Stéréotaxies (sous anesthésie) : Un analgésique est administré 30 min avant la chirurgie ainsi qu’en post-opératoire. Une analgésie locale est mise en place 5 minutes avant l’incision chirurgicale et la douleur liée à l’utilisation de barres d’oreilles pour stabiliser l’animal est minimisée par application locale d'analgésie 5 minutes avant. Les animaux sont thermorégulés durant toute l’anesthésie jusqu’au réveil complet après réversion de l’anesthésie. - Points limites établis pour réduire la souffrance et le stress des animaux. En cas de perte de poids des animaux, une administration d’eau gélifiée enrichie en vitamines et glucose sera mise en place. - Des points limites spécifiques sont également prévus pour couvrir le risque de crise convulsive d'une lignée souris . Une surveillance quotidienne sera également mise en place pour minimiser les risques de crises d’épilepsie non détectées. - Les animaux sont hébergés en groupe, dans environnement à température contrôlée, avec un cycle diurne-nocturne de 12h. L’eau et la nourriture sont fournies à volonté. Les animaux sont examinés quotidiennement par les donneurs de soin, sous supervision permanente du vétérinaire du centre, également en charge du bien-être animal. L’environnement est enrichi par un système de nidification périssable renouvelé lors du change hebdomadaire.
Choix des espèces
Les modèles rongeurs sont pertinents car ils peuvent être observés in vivo par des scanners IRM à haute performance et ce, malgré la petite taille de leur cerveau. Par ailleurs, le projet de recherche est basé sur des modèles reconnus de la maladie d’Alzheimer et de la maladie de Parkinson. Bien qu'imparfaits, les modèles rongeurs de ces maladies neurodégénératives permettent d'étudier certains aspects de la pathologie et sont indispensables pour progresser dans la compréhension des mécanismes qui lui sont associés. Les animaux seront adultes afin de se placer dans des conditions expérimentales qui permettent de reproduire l’évolution de la maladie qui touche des adultes.
Tests de molécules sur un modèle souris du syndrome d’Ondine
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Troubles respiratoires
Les souris utilisées portent une modification génétique qui reproduit le syndrome d'Ondine et les empêche de respirer normalement, ce qui les expose à des épisodes d'hypoxie dès les premiers jours de vie. 2 028 souris vont être utilisées, 1 008 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 1 020 un niveau léger. Les nouveau-nés sont anesthésiés sur de la glace, séparés de leur mère, injectés, puis placés deux fois par semaine trente minutes dans une enceinte où l'air est enrichi en dioxyde de carbone, et les femelles gestantes reçoivent une injection. Toutes sont tuées pour prélèvement d'organes, au terme de tests portant sur cinq molécules mises au point par une société privée.
Objectifs
Dans le syndrome d’Ondine (encore appelé syndrome d’hypoventilation centrale congénitale), les patients présentent un dysfonctionnement central du contrôle nerveux responsable de la respiration automatique. Cela se traduit notamment par leur incapacité à respirer de façon autonome notamment durant les périodes de sommeil, nécessitant une assistance ventilatoire qui leur est vitale. Nommée en référence à la nymphe d’Ondine de la mythologie grecque, le syndrome d’Ondine est une maladie génétique rare dont l’incidence est de 1 pour 200 000 naissances vivantes en France et la prévalence estimée à 1/550 000. La caractérisation d'un nouveau modèle murin du syndrome d'Ondine a été réalisée sous une précédente autorisation de projet. Sa proximité physiopathologique avec l’Homme nous permet maintenant de l'utiliser comme un modèle préclinique en collaboration avec une société qui développe des traitements novateurs pour des patients souffrant de maladies neurologiques sévères. Notre expérimentation consistera à évaluer l'efficacité de nouvelles molécules candidates mises au point en s’appuyant sur l'analyse de la survie et la comparaison de paramètres respiratoires entre deux lots d'animaux : animaux modèles du syndrome d'Ondine traités ou non
Bénéfices attendus
Les souris modèles du syndrome d’Ondine récaptitulent le phénotype des patients. La stimulation pharmacologique, via les molécules candidates, pourrait potentiellement améliorer la respiration de ces souris nouveau-nés, juvéniles ou adultes en restaurant une réponse à l’hypercapnie. Si une molécule candidate est efficace, nous souhaitons décrypter son mécanisme d’action au niveau de la commande centrale respiratoire. Nous souhaitons également investiguer ce mécanisme selon l’âge car certaines souris modèles du syndrome d’Ondine survivent et récupèrent naturellement une faible réponse à l’hypercapnie. In fine, les données obtenues devraient permettre de mieux comprendre la pathologie et son mode d’action. Les éléments observés chez l’animal (dans des conditions non réalisables chez l’Homme) devraient constituer un socle de connaissances pour aider à la prise en charge de patients atteints du syndrome d’Ondine.
Procédures
Les nouveaux nés seront soumis à une anesthésie sur glace (1 fois, environ 5 min), des injections (une ou plusieurs fois, à déterminer selon l'effet des molécules), - les enregistrements respiratoire en condition normales ou d'air enrichi en CO2 (30 min, 2 fois par semaine), - Les femelles gestantes recevront une injection intra péritonéale ou sous cutanée (une seule fois, moins d'une minute)
Impact sur les animaux
Les nuisances pour les P0-P5 sont : -hypoxie du au phenotype dommageable - du stress lié à la séparation de la mère, à l'induction de l'anesthésie, aux injections et aux enregistrements pléthysmographiques - de la douleur légère et ponctuelle liée aux injections Les nuisances pour les adultes sont un stress et une douleur légers et ponctuels liés aux injections.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort pour prélèvement d'organes.
Remplacement
Notre projet consiste en l’étude de traitements pharmacologiques sur une pathologie néonatale qui ne peut être reproduit en culture cellulaire car nous travaillons sur le système respiratoire. L’effet ainsi que la toxicité des molecules a déjà été vérifié au niveau cellulaire et doit maintenant être testé sur un système complexe vivant.
Réduction
Notre projet testera l'efficacité de 5 molécules prometteuses, sélectionnées parmi plusieurs molécules candidates. Nous avons choisi la technique d'analyse de la respiration permettant d’enregistrer les animaux longitudinallement et donc de réduire le nombre d’animaux. Par ailleurs, nous avons utilisé une approche statistique pour définir le nombre d’animaux utilisés dans notre projet.
Raffinement
L'hébergement est adapté aux besoins physiologiques des animaux et permet l'expression de leur gamme normale de comportements. Les souris sont hébergées dans des cagescomprenant 2 enrichissement différents (dôme et bandelettes de cartons), eau et nourriture ad libitum. Après injection, un suivi rigoureux et précis sera réalisé, les nouveau-nés injectés seront mis sur un tapis chauffant et seront séparés le moins de temps possible de leur mère. Les femelles gestantes seront manipulées avec douceur seront prises à l’aide de leur enrichissement et non par prise physique directe. Des points limites précoces avec un arbre décisionnel ont été établis.
Choix des espèces
Les rongeurs sont depuis de nombreuses années les espèces animales de choix pour l’étude des mécanismes associés à la genèse et à la régulation de la commande respiratoire. Les modèles de souris génétiquement modifiés permettent de modéliser les variants rencontrés chez les patients. Le modèle murin est donc actuellement le modèle le plus adapté à l’étude de cette pathologie. Dans la grande majorité des cas, le syndrome d’Ondine se révèle dès la naissance. Le diagnostic est réalisé chez le nouveau-né, dès ses premiers jours de vie. Nous souhaitons donc utiliser les souris modèles du syndrome d'Ondine dès la naissance. En effet, si une molécule candidate est efficace, notre approche sera transférable à l'homme.
Étude du rôle du système neurovasculaire méningé sur la clairance cérébrale dans un modèle murin
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
1 310 souris vont être utilisées, toutes tuées pour prélèvement des tissus, dont 810 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Selon les lots, elles subissent une chirurgie du cou pour boucher des veines, une ou deux injections dans une zone précise du cerveau, et jusqu'à trois heures d'anesthésie par intervention, avec des risques de lésions de la cornée et de chute de température. Le porteur compte dans cet effectif les souris consacrées à l'entraînement des opérateurs. Il affirme que les organoïdes ne reproduisent ni la régulation du flux veino-lymphatique ni les réponses physiologiques globales, et conclut que le recours à l'animal est "indispensable".
Objectifs
Des vaisseaux lymphatiques ont récemment été identifiés dans l’enveloppe la plus externe du cerveau, appelée dure-mère. Ils sont aujourd’hui considérés comme jouant un rôle important dans certaines maladies neurologiques. Situés en dehors du tissu cérébral, ces vaisseaux suivent le trajet de certains vaisseaux sanguins dans cette enveloppe. Des études ont montré que la circulation sanguine dans le cerveau peut influencer leur bon fonctionnement ainsi que l’élimination des liquides présents autour du cerveau. Ce projet vise à mieux comprendre le rôle de ces vaisseaux lymphatiques et de la circulation sanguine dans l’élimination de certaines substances produites par le cerveau, dont l’accumulation est impliquée dans plusieurs maladies dégénératives. Pour cela, deux approches seront mises en œuvre chez la souris : -Une première approche consistera à modifier l’activité des vaisseaux lymphatiques en injectant une substance dans le liquide entourant le cerveau. -La seconde approche visera à réduire le flux sanguin du cerveau en occluant certains vaisseaux veineux du cou. Ces modèles permettront d’étudier l’élimination des déchets cérébraux en utilisant des traceurs injectés soit dans le liquide qui entoure le cerveau soit directement dans le cerveau. Les résultats attendus permettront de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans ce système d’élimination et leur lien possible avec les maladies neurologiques.
Bénéfices attendus
Le drainage des fluides cérébraux joue un rôle essentiel dans le bon fonctionnement du cerveau, en permettant l’élimination de substances qui, si elles s’accumulent, peuvent devenir nocives. Ce processus contribue notamment à limiter l’apparition de certaines maladies liées au vieillissement. Des structures situées autour du cerveau, comme certains vaisseaux sanguins et lymphatiques, participent activement à ce mécanisme de nettoyage. Bien que leur implication ait déjà été mise en évidence, les interactions précises entre ces systèmes restent encore mal comprises. En étudiant plus en détail leur rôle, ce projet vise à mieux comprendre les processus d’élimination cérébrale et à explorer de nouvelles pistes pour améliorer ce mécanisme. À terme, cela pourrait ouvrir la voie à des approches innovantes pour retarder ou limiter le développement de certaines pathologies neurologiques.
Procédures
Un premier lot d’animaux aura une chirurgie au niveau du cou sous anesthésie générale, avec une analgésie adaptée (une fois, 1h d’anesthésie maximum) puis recevront ensuite une injection au niveau d’une zone spécifique du cerveau (une fois, 3h d’anesthésie maximum). Un deuxième lot aura une injection au niveau d’une zone spécifique du cerveau sous anesthésie générale et analgésie adaptée (1h30 d’anesthésie maximum). Un troisième lot aura deux injections avec un intervalle de 4 semaines, au niveau d’une zone spécifique du cerveau sous anesthésie générale et analgésie adaptée (1h30 ou 3 heures d’anesthésie maximum par intervention). Un quatrième lot aura deux injections avec un intervalle de 16 jours au niveau d’une zone spécifique du cerveau sous anesthésie générale et analgésie adaptée (1h30 d’anesthésie maximum, réalisée 2 fois), et dans l’intervalle une chirurgie au niveau du cou sous anesthésie générale, avec une analgésie adaptée (une fois, 1h d’anesthésie maximum).
Impact sur les animaux
Les animaux subiront une ou plusieurs interventions chirurgicales au niveau du cou ou du cerveau qui peuvent entraîner un inconfort ou des douleurs temporaires chez les animaux, notamment dans les deux jours suivant l’opération. Des signes comportementaux inhabituels tels que l’agitation, la prostration ou une mobilité réduite peuvent être observés à court terme. Il est également possible d’observer des effets secondaires oculaires : gêne oculaire, lésions de la cornée. Enfin, il existe des risques liés à l’anesthésie générale tels que la baisse de température corporelle, sécheresse oculaire ou rares réactions cardio-respiratoires.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés afin de collecter les tissus d’intérêt pour nos analyses pour répondre à notre objectif scientifique.
Remplacement
Il n'existe actuellement aucune méthode alternative aux modèles animaux permettant d'atteindre les objectifs de ce projet. L’étude des mécanismes physiopathologiques, en particulier les interactions biologiques entre le système neurovasculaire et le drainage des fluides cérébraux, nécessite un modèle vivant pour reproduire de manière réaliste ces processus complexes. La circulation active des fluides cérébraux, ainsi que les dynamiques fonctionnelles du système neurovasculaire, sont des éléments essentiels qui ne peuvent être correctement modélisés par des organoïdes ou des systèmes in vitro. Les organoïdes, bien qu’utiles dans certains contextes, ne permettent ni la reproduction des mécanismes de régulation dynamique du flux veino-lymphatique, ni l’étude des réponses physiologiques globales à une altération fonctionnelle. Par conséquent, le recours à des modèles animaux est indispensable pour analyser les réactions physiologiques complexes, comprendre les mécanismes sous-jacents à l’atteinte de certaines fonctions, et explorer de nouvelles pistes thérapeutiques.
Réduction
Pour répondre aux exigences du plan expérimental, un total de 1310 souris sera nécessaire. Ce nombre prend en compte plusieurs facteurs, notamment les différentes procédures à réaliser, les analyses post-mortem, les risques de perte liés aux chirurgies, ainsi que les souris requises pour l'entraînement et la formation des opérateurs afin de garantir des interventions standardisées et maîtrisées. Un calcul de puissance statistique rigoureux a été effectué pour déterminer le nombre minimal d'animaux nécessaires par groupe, en tenant compte des variations expérimentales attendues et des hypothèses formulées. Ce calcul vise à minimiser autant que possible le nombre d’animaux tout en assurant la robustesse et la fiabilité des résultats obtenus. Ainsi a été défini qu’un nombre minimal de 10 à 15 souris par groupe serait nécessaire pour chaque condition ou type d’analyse. Par ailleurs, ce nombre pourra être ajusté en fonction des résultats intermédiaires obtenus au cours de l’étude. Ces analyses intermédiaires permettront d’évaluer la nécessité de poursuivre certains volets expérimentaux ou, au contraire, de réduire le nombre d’animaux requis, en optimisant les procédures en fonction des données déjà collectées. Pour l’analyse des données, nous utiliserons des tests diagnostiques adaptés aux caractéristiques des échantillons et à leur distribution statistique, afin d’assurer une interprétation précise et rigoureuse des résultats. Cette approche garantit une utilisation raisonnée et éthique des modèles animaux tout en maximisant la qualité scientifique des conclusions.
Raffinement
À leur arrivée, les animaux bénéficieront d’une période d’acclimatation d’une semaine. Ils seront hébergés dans une animalerie agréée, en groupe et avec un accès à un enrichissement de leur environnement (matériaux de nidification et bâtonnets de bois à ronger). Les paramètres environnementaux, tels que la lumière, la température et l’hygrométrie seront contrôlés quotidiennement. Ils auront un accès permanent à de la nourriture et à de l’eau à volonté. Ils seront observés quotidiennement et toute anomalie sera consignée et transmise à l’équipe de recherche, au vétérinaire et à la structure chargée du bien-être animal pour la mise en place d’une prise en charge adaptée. Des points limites sont définis et seront respectés pour éviter toute souffrance animale. Les chirurgies seront réalisées sous anesthésie générale et analgésie adaptée. Nous maintiendrons la température des animaux tout au long de leur anesthésie et appliquerons un gel de protection oculaire pour éviter toute sécheresse oculaire. Une injection de sérum physiologique sera également réalisée pour maintenir une bonne hydratation de l’animal. Nous assurerons une surveillance renforcée dans la période post-opératoire ou après les prélèvements sanguins afin de nous assurer de la bonne récupération des animaux. En post-opératoire nous utiliserons un cahier opératoire qui sera rempli le jour de l’intervention, consignant les observations per-opératoires et post-opératoires immédiates, ainsi que les suivis à un, deux et huit jours après la chirurgie. Nous utiliserons également une grille de surveillance pour évaluer la douleur et détecter toute atteinte de points limites. Ce suivi permettra de détecter tout signe de stress ou de douleur
Choix des espèces
L’objectif de ce projet est de mieux comprendre comment les systèmes veineux et lymphatiques participent au nettoyage naturel du cerveau, en éliminant certains composés qui peuvent s’y accumuler. Pour cela, un modèle animal est nécessaire. Des souris seront utilisées, car ce modèle est bien adapté à ce type de recherche : les techniques chirurgicales permettant de manipuler le système vasculaire cérébral y sont maîtrisées. L’utilisation combinée de modèles chirurgicaux permettra d’analyser de manière complémentaire le rôle de ces systèmes dans le fonctionnement cérébral. Les procédures expérimentales seront menées sur des souris adultes âgées de 2 mois à 1 an, une période durant laquelle la croissance de la boîte crânienne est achevée, permettant une précision optimale lors des interventions, et où la taille corporelle favorise de bonnes conditions opératoires. Cet âge garantit également que certaines structures impliquées dans la circulation des fluides cérébraux sont encore pleinement fonctionnelles. Tous les animaux seront identifiés par tatouage (au niveau des phalanges) dès leur arrivée au laboratoire, à un âge minimal de 6 semaines.
Effets de l’acide valproïque sur la reproduction chez l’animal épileptique – Etude pilote
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Injectées à répétition d'un agent épileptogène jusqu'à un état convulsif d'au moins 30 minutes, des souris femelles CD-1 sont rendues épileptiques à vie, avec une mortalité attendue de 30 à 50 % par arrêt cardio-respiratoire. 448 souris vont être utilisées, 96 femelles et environ 352 souriceaux nés de la reproduction d'une partie d'entre elles, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, toutes tuées à l'issue pour le prélèvement de leurs organes. Les femelles épileptiques boivent pendant deux à huit semaines un traitement antiépileptique dilué dans leur eau, l'objectif étant une concentration d'acide valproïque proche de celle des patients qui n'empêche ni la reproduction ni la viabilité des portées. Le porteur écrit que la méconnaissance des mécanismes de l'épilepsie "ne permet pas de calculer un nombre précis d'animaux", et l'étude n'est qu'un pilote, préalable à un projet sur au moins trois générations de descendants.
Objectifs
Les médicaments antiépileptiques représentent un enjeu majeur dans la recherche pour la santé publique. L’épilepsie affecte plus de 60 millions de personnes dans le monde. De nombreuses études ont montré le risque de provoquer des malformations chez l’embryon au cours de son développement de certains traitements antiépileptiques. Cependant beaucoup de femmes atteintes d’épilepsie continuent d’être traitées au cours de leur grossesse et allaitement. En plus du risque de malformations au cours du développement, l’acide valproïque, un traitement antiépileptique largement prescrit ces cinquante dernières années, a montré des effets secondaires persistant sur plusieurs générations chez des rongeurs. Ces études ont utilisé des animaux non atteints d’épilepsie, de plus le traitement antiépileptique n’a été administré que sur de courtes périodes. Pour rendre compte de la réalité clinique, il est nécessaire de tester chez des animaux atteints d’épilepsie les effets secondaires sur plusieurs générations de l’acide valproïque et autres traitements sur une longue période, et ainsi montrer que l’exposition aux antiépileptiques peut être un facteur de risque chez l’Homme. Cette étude pilote a pour but, dans un premier temps, de tester la possibilité d’induire une épilepsie chez une souche de souris non consanguine (souris générées par des croisements d’animaux non apparentés) ainsi que de s’assurer de la capacité de ces animaux à se reproduire. Utiliser une souche de souris non consanguine permet de se rapprocher au mieux de la réalité chez l’homme (forte variabilité génétique contrairement aux souches de souris consanguines) afin d’évaluer de potentiels facteurs de risque. Dans un second temps, l’objectif de cette étude pilote est de déterminer une concentration optimale d’acide valproïque qui permette de se rapprocher au mieux de la concentration thérapeutique utilisée chez les patients et qui n’empêche ni la reproduction des animaux épileptiques traités, ni la viabilité des portées engendrées par ces animaux. Valider les étapes expérimentales de cette étude pilote supporterait la mise en œuvre d’un projet dont l’objectif est de déterminer dans quelle mesure les médicaments antiépileptiques affectent les descendances (au moins sur trois générations) de souris femelles épileptiques exposées à ces traitements. Ces objectifs de recherche dans le traitement de l’épilepsie se placent dans un cadre de santé publique.
Bénéfices attendus
En validant la possibilité d’induire un modèle d’épilepsie chez des souris femelles et de reproduire ces animaux traités à l’acide valproïque, cette étude pilote permettra à plus long terme de mieux comprendre les effets observés sur plusieurs générations des médicaments antiépileptiques. Démontrer le facteur de risque pour l’Homme que représentent les antiépileptiques aidera à améliorer les traitements de l’épilepsie ainsi que de limiter les effets secondaires sur les futures générations.
Procédures
Les animaux seront soumis à un traitement à un agent épileptogène qui permet le développement d'une épilepsie qui perdure à vie. Ce traitement est injecté à plusieurs reprises si nécessaire. Une première dose est injectée 30 minutes après l’administration d’un médicament protégeant des effets secondaires de ce traitement. Si au cours des 20 minutes suivant cette injection l’animal ne présente pas d’état convulsif, alors une seconde dose, plus faible, est injectée. Si aucun état convulsif n’est observé chez l’animal 10 minutes après cette seconde dose, alors une dose encore plus faible est administrée de façon répétée (toutes les 10 minutes) jusqu'à apparition d'un état convulsif. L’état convulsif doit durer au minimum 30 minutes pour qu’une souris soit considérée en épilepsie chronique. Passé ce délai, un anticonvulsivant est administré à l’animal. Ces animaux ingéreront un traitement antiépileptique directement dilué dans leur eau pour une durée minimum de deux semaines pouvant aller jusqu’à 8 semaines.
Impact sur les animaux
Plusieurs effets indésirables sont attendus durant l’induction de l’épilepsie. Pour induire cette épilepsie il est nécessaire de déclencher un état convulsif chez les souris naïves. Pour obtenir cet état convulsif, les animaux subissent des injections répétées d’un agent épileptogène qui peuvent induire un stress au cours de la contention de l’animal. L’état convulsif dure au minimum 30 minutes au cours desquelles les animaux peuvent ressentir des douleurs dues aux contractions musculaires involontaires. Une perte de poids peut subvenir mais elle se rattrape dès le deuxième/troisième jour suivant l’induction de l’épilepsie. Au cours de cette procédure une mortalité de 30 à 50% est attendue due aux effets secondaires de l’agent épileptogène injecté (arrêts cardio-respiratoires). L'ajout du traitement antiépileptique dans l'eau des boissons des animaux pourrait avoir des effets indésirables sur les animaux tels qu'une diminution dans la prise d'eau et perte de poids. Ces effets seront surveillés afin de ne pas dépasser de points limites. Les effets de l’épilepsie et du traitement à l’acide valproïque étant inconnus sur le comportement de reproduction des femelles, des nuisances pourraient être occasionnées par celles-ci sur leurs portées telles qu’un manque de soin (peu ou pas d’allaitement) ou des blessures physiques. Également, durant les périodes de gestation, des complications pourraient survenir engendrant un état de stress et de douleur (contractions prolongées, terme de mise-bas dépassé). A la fin de l’étude ou dans le cas d’atteinte d’un point limite, les animaux seront transférés dans une cuve d'induction afin de les anesthésier avant euthanasie. Cette manipulation peut engendrer un stress chez l'animal avant d'être complètement anesthésié.
Devenir
Tous les animaux de chaque procédure seront mis à mort pour prélèvement d'organes.
Remplacement
Au cours de cette étude pilote, il sera développé et utilisé un modèle d’épilepsie chez la souris reproduisant de nombreuses caractéristiques de la pathologie observées chez l’Homme (affects cognitifs et comportementaux). L’épilepsie est une pathologie dont l’origine est localisée dans le cerveau, qui est un organe contrôlant l’ensemble des fonctions de l’organisme. De ce fait, les effets recherchés du traitement antiépileptique nécessitent l’accès à l’organisme entier (étude du comportement de reproduction, atteintes anatomiques sur les portées générées), ce qui n’est pas compatible avec des méthodes alternatives à l’expérimentation animale telles que la modélisation informatique ou bien les expériences in vitro. De plus, il est compliqué d’étudier les conséquences d’un traitement sur plusieurs générations chez un modèle humain. C’est pourquoi le modèle animal se retrouve nécessaire pour mener ce projet de recherche dont le but est de mieux comprendre les effets secondaires transgénérationnels, potentiellement dangereux pour la santé, des antiépileptiques.
Réduction
Le caractère méconnu des mécanismes cérébraux de l’épilepsie ne permet pas de calculer un nombre précis d’animaux pour les différentes procédures de cette étude pilote. L’induction de l’épilepsie peut engendrer une mortalité de 30 à 50% chez les animaux. Compte tenu de la variabilité biologique inter-individuelle, du comportement de reproduction inconnu chez les souris épileptique et de ce taux de mortalité, le nombre d’animaux a été optimisé à 448 souris CD-1 (96 femelles et une estimation de 352 souris générées par reproduction d’une partie de ces souris) pour permettre d’obtenir les observations nécessaires à cette étude, tout en réduisant au minimum le nombre d’animaux. L’organisation des animaux en différents lots permettra dans le cas d’un taux de mortalité plus faible que prévu de ne pas avoir recours au nombre total d’animaux estimé pour cette étude. Les souris femelles seront utilisées pour l’ensemble des procédures.
Raffinement
Au cours de cette étude pilote, des points limites suffisamment précoces et adaptés pour chaque procédure (induction épilepsie et traitement antiepileptique) seront mis en place pour réduire la douleur, la souffrance et l'angoisse chez les animaux durant les manipulations ainsi qu’en dehors de ces périodes. Les animaux seront suivis quotidiennement jusqu’à leur mort. Leur poids ainsi que différentes variables, regroupées sur des fiches de suivi, seront surveillés afin de pallier quelconques signes de douleur ou de souffrance. Selon les observations, un protocole prévoit une action curative pouvant impliquer l’utilisation de médications pour soulager rapidement la douleur. L’induction de l’épilepsie chez les souris nécessite l’injection répétée de substance épileptogène. Le comportement de chaque souris sera surveillé entre chaque injection et permettra de prendre la décision de réinjecter ou non chaque animal individuellement. Ce protocole individualisé permet de réduire le temps de souffrance que les souris peuvent subir jusqu’à l’apparition d’une épilepsie chronique et accélère leur rétablissement. La semaine suivant l’induction de l’épilepsie, les animaux seront observés deux fois par jour pour s’assurer de leur bonne récupération, surtout dans la perte de poids qui peut survenir les 2 premiers jours. Des croquettes ramollies dans de l’eau avec du sucre seront placées dans les cages afin de réduire la perte de poids et faciliter la convalescence. Au cours du début du traitement antiépileptique, une attention particulière sera portée sur l’abreuvement des animaux. Si le traitement présente un caractère trop aversif et provoque des déshydrations trop importantes, celui-ci sera interrompu. Après accouplement, les femelles seront surveillées 2 fois par jour au cours de la dernière semaine de gestation afin de s’assurer que la mise-bas se déroule correctement. Les portées générées seront également surveillées et pesées quotidiennement afin de s’assurer de leur bonne croissance jusqu’au sevrage. Une attention particulière sera portée sur le comportement des mères envers leurs portées pour s’assurer que les souriceaux sont bien allaités et ne subissent pas de violences physiques. Le bien-être des animaux est également privilégié au niveau de leurs conditions d’hébergement. Ils seront regroupés par 2 jusqu’à 4 selon la taille des cages. Des études montrent que les animaux épileptiques présentent des crises moins sévères lorsqu’ils sont hébergés en groupe.
Choix des espèces
De nombreuses études ont montré la similarité des régions cérébrales impliquées dans l’épilepsie entre l’Homme et les rongeurs (rats et souris). Cette similarité permettra de mieux extrapoler les résultats de notre étude aux mécanismes pathologiques chez l’Homme. Des souris d’au minimum 6 semaines seront utilisées, cet âge correspondant à la maturité sexuelle nécessaire pour la reproduction. Les portées générées seront conservées jusqu’au sevrage (21jours après la parturition) pour étudier leur croissance.
Mise en place et caractérisation d’un biomarqueur d’imagerie d’ischémie-reperfusion cérébrale et IDENTIFICATION DES CIRCUITS CÉRÉBRAUX DE LA NOCICEPTION POST-AVC chez le Primate Non-Humain (PNH) EU (2/2)
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
12 macaques à longue queue vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures d'un niveau de souffrance sévère. Chacun subit une occlusion de l'artère cérébrale moyenne qui provoque un AVC et une perte des capacités motrices et cognitives, suivie de plusieurs jours de confinement, puis des séances d'imagerie TEP, IRM et EEG, des prélèvements de sang répétés et des stimulations thermiques allant jusqu'à 49 °C. L'apprentissage d'une tâche alimentaire s'étale sur quatre mois et demi sous contrôle de la quantité d'eau donnée, la ration étant ajustée aux performances de l'animal. Le porteur reprend d'une étude antérieure un taux de mortalité de 18 % lié à l'occlusion, prévoit deux à quatre animaux supplémentaires pour l'absorber, et affirme que le recours au primate est "essentiel" pour valider une inclinaison de la tête à 15° avant l'essai chez l'humain.
Objectifs
L’accident vasculaire cérébral (AVC) est un déficit neurologique soudain causé par un caillot ou une hémorragie cérébrale. Le traitement le plus récent de l'AVC ischémique est la thrombectomie, visant à retirer l’occlusion par une intervention endovasculaire pour restaurer l'apport sanguin cérébral. L’étendue de la pénombre ischémique, la zone cérébrale affectée par l’infarctus, est un facteur déterminant de l'issue de l'AVC. Sauver la pénombre est crucial pour limiter les séquelles graves. Notre projet a pour objectif de valider la sécurité de la procédure HDT15°, qui consiste à incliner de 15° le corps et la tête du sujet pendant l’occlusion, pour augmenter l’apport sanguin vers la pénombre par les vaisseaux collatéraux. Cette approche, déjà validée chez le rongeur, doit être testée chez le primate avant un essai clinique. HDT15° pourrait réduire les risques de décès ou de handicaps graves. La mesure du métabolisme de l'oxygène cérébral (CMRO2) reflète l’état de la pénombre ischémique et peut servir de biomarqueur pour évaluer l'atteinte cérébrale et prédire la récupération post-AVC. Ce projet vise à valider l’utilisation de CMRO2 mesuré par IRM dans la phase aiguë de l'AVC, et à évaluer sa valeur prédictive pour la récupération. Des analyses corrélatives seront menées entre les déficits moteurs observés chez l'animal (par exemple, une tâche de prise alimentaire nécessitant dextérité) et les marqueurs d’activité cérébrale dans les zones corticales et sous-corticales afin de corréler l’intensité des déficits et la vitesse de récupération. CE MODÈLE ANIMAL UNIQUE A DÉJÀ ÉTÉ VALIDÉ POUR ÉTUDIER L’IMPACT DE L’AVC SUR LA RÉCUPÉRATION FONCTIONNELLE, QUI S’ACCOMPAGNE SOUVENT DE DOULEUR CHRONIQUE (20 % DES CAS CHEZ L’HOMME). C'EST POURQUOI NOUS DEMANDONS UN AMENDEMENT À NOTRE PROTOCOLE POUR AJOUTER UNE PROCÉDURE SUPPLÉMENTAIRE POUR ÉVALUER CE RISQUE. EN OUTRE, LA DÉCOUVERTE DE LIENS ENTRE L’ACTIVITÉ CÉRÉBRALE OBSERVÉE À LA SURFACE DU CORTEX VIA EEG ET LES MODIFICATIONS DE L’ACTIVITÉ SOUS-CORTICALE LIÉES À LA NOCICEPTION (MESURÉES PAR IRM FONCTIONNELLE ET IMAGERIE TEP) OFFRE DES INFORMATIONS PRÉCIEUSES SUR L’EFFET DES AGENTS PHARMACOLOGIQUES, COMME LE FENTANYL, QUI PEUVENT INDUIRE DES EFFETS ANALGÉSIQUES MAIS AUSSI INDÉSIRABLES. CETTE APPROCHE EXPÉRIMENTALE PERMETTRA D'ÉTUDIER DES MOLÉCULES DE REMPLACEMENT POTENTIELLES POUR TRAITER LA DOULEUR CHRONIQUE POST-AVC. CE PROJET SE DÉROULE DANS DEUX EU DIFFÉRENTS, L'UE1 POUR LE COMPORTEMENT ET L’UE2 POUR L’IMAGERIE.
Bénéfices attendus
Ce projet est conçu pour répondre à des questions en lien avec des problématiques cliniques, mais aussi pour enrichir nos connaissances fondamentales concernant le fonctionnement cérébral et l’importance de la reperfusion dans la compensation et la récupération post-AVC. Ainsi, notre projet va permettre de recueillir des informations inédites concernant la procédure de l’HDT15°, un traitement non pharmacologique de première intention pour améliorer la récupération de nombreux patients atteints d’AVC. Une meilleure compréhension des mécanismes de compensation grâce à une imagerie par CMRO2 (consommation de l’oxygène) ouvrira certainement une meilleure prise en charge thérapeutique de ces patients, avec une approche de plus en plus individualisée. En combinant différents types d’imagerie, nous allons avoir l’opportunité de caractériser les marqueurs d’inflammation et de comprendre comment ces zones lésées peuvent compenser à travers l’utilisation d’autres circuits cérébraux. Cette compensation ayant lieu dans d’autres pathologies comme le coma, nos résultats seront donc également d’intérêt plus général. Afin d'être largement disponible pour une utilisation clinique dans les maladies cérébro-vasculaires, LES BIOMARQUEURS D’IMAGERIE CÉRÉBRALE QUI PERMETTENT DE PRÉDIRE LA RÉCUPERATION FONCTIONNELLE POST-AVC SERONT INTÉGRÉS DANS LES LOGICIELS PRODUITS PAR OLEA SPHÈRE ET AINSI OPTIMISERAIT L’AIDE AU DIAGNOSTIC EN SOINS INTENSIFS. L’AJOUT DE LA DEUXIÈME PROCÉDURE AVEC L’UTILISATION DE L’EEG POUR DÉTERMINER A LA SURFACE DU CRANE DES MODIFICATIONS DES CIRCUITS DE LA NOCICEPTION QUI PEUVENT ENTRAINER DES DOULEURS CHRONIQUES EST UN BÉNÉFICE MAJEUR APPORTÉ PAR L’AMENDEMENT QUE NOUS AVONS FAIT A CE PROJET. EN EFFET, LA DÉCOUVERTE DE LIENS CORRÉLATIFS ENTRE LES SIGNAUX EEG ET DES ANOMALIES D’ACTIVITÉS DES CIRCUITS DE LA NOCICEPTION PERMETTRA DE MIEUX ÉVALUER ET TRAITER CE SYMPTOME DES DOULEURS CHRONIQUES SURVENANT A DISTANCE DE L’AVC ET QUI CAUSE DES PROBLÈMES IMPORTANTS DE PRISES EN CHARGES DES PATIENTS AUSSI BIEN EN CLINIQUE HUMAINE QUE VÉTÉRINAIRE. NOUS POURRONS AINSI DÉTERMINER L’IMPACT D’AGENTS PHARMACOLOGIQUES POUVANT INDUIRE DES EFFETS ANALGÉSIQUES, COMME LE FENTANYL OU D’AUTRES MOLÉCULES EN DÉVELOPPEMENT.
Procédures
Une légère anesthésie sera réalisée pour poser le collier des animaux (sur le site EU1 : 1 heure). L’apprentissage et la réalisation de la tache alimentaire se fera sous un contrôle hydrique (SITE EU1: 4 mois et 15 jours). En fonction des performances de l'animal et de son apport hydrique venant des aliments obtenus dans la tâche, la quantité d'eau dans la bouteille sera ajustée pour donner un apport hydrique constant. Un apport nutritionnel complémentaire, composée de croquettes primates et légumes, sera dispensé dans la cage après chaque séance et sera pris en compte dans l’apport hydrique quotidien. Les jours de repos (week-end), les animaux auront un accès libre jusqu’au dimanche, ou l’apport hydrique de référence pour chaque animal sera repris. De plus, les animaux seront exposés à des stimuli nociceptifs (stimulation thermique) et somesthésiques (air puff). Les imageries multimodales TEP-IRMf-EEG seront réalisées (SITE EU2: 1/2 journée). Des imageries seront réalisées pour évaluer les lésions cérébrales et évaluer la valeur prédictive du CMRO2 ou de l’intensité du phénomène d’inflammation mesuré par IRM de diffusion ou imagerie TEP (SITE EU2: 1/2 journée par imagerie). Des prélèvements de sang seront effectués sur tous les animaux, lors des étapes d’imagerie sous anesthésie. Ces prélèvements de sang seront plus nombreux lors de l’étape d’occlusion-reperfusion (SITE EU2). Finalement un dernier prélèvement sanguin sera effectué avant l'euthanasie scientifique de l’animal (SITE EU1). A la fin du protocole, les animaux seront euthanasiés par injection intraveineuse létale d’un agent euthanasiant vétérinaire suite à une sédation a la kétamine (SITE EU1).
Impact sur les animaux
La partie habituation/entraînement du projet peut induire un léger stress à l’animal au tout début de cette étape mais ne constitue pas une source potentielle de nuisances importantes. La partie du projet impliquant une intervention d’occlusion/reperfusion (étape 4) constitue une source potentielle de nuisances importantes. En effet l’occlusion de l’artère cérébrale moyenne, va provoquer des lésions cérébrales dans une zone localisée du cerveau. Ces lésions impliquent une perte des capacités motrices et cognitives de l’animal en post-opératoire, qui implique un isolement et un confinement de l’animal durant quelques jours, jusqu’à la récupération quasi-totale de sa motricité. CETTE CHIRURGIE SERA EFFECTUÉE LE MATIN AFIN DE POUVOIR SUIVRE L’ÉTAT DE REVEIL DE L’ANIMAL. SON ETAT SERA SURVEILLE TOUS LES JOURS AINSI QUE LES WEEK-ENDS ET EVALUE VIA DES GRILLES DE SCORE PAR L’EXPÉRIMENTATEUR. Une étude précédente utilisant ce même modèle d’AVC chez le macaque (Debatisse et al. 2021) a montré que la phase aigüe de l’AVC est la plus critique en termes d’effets indésirables sur les animaux (18% de risque de mortalité estimé). Une surveillance accrue des animaux sera donc réalisée lors de cette phase. Cette approche peut aussi induire des micro-accidents vasculaires par augmentation de la pression sanguine et de la rupture des vaisseaux cérébraux. C’est pour mesurer les risques de produire des effets indésirables, découlant de ces potentiels accidents vasculaires induit par l’approche thérapeutique testée qu’il est essentiel de valider cette approche thérapeutique de reperfusion. C’EST AUSSI POUR CELA QUE NOUS AVONS FAIT UN AMENDEMENT À CE PROTOCOLE POUR ÉVALUER PAR IMAGERIE TEP-IRM-EEG, L’EXISTENCE D’UNE POTENTIELLE DOULEUR CHRONIQUE DÉCOULANT DE L’AVC Les parties de l’étude intégrant la phase d’entraînement et les examens d’imagerie sont considérés légères et modérés tandis que l’intervention d’occlusion/reperfusion qui présente des risques de déficits lésionnels étant classée en procédure plutôt sévère, nous estimons que la sévérité totale du projet demeure sévère pour tous les animaux. AUSSI, LES ANIMAUX PEUVENT DÉVELOPPER DES DOULEURS SUITE A L’INTERVENTION CHIRURGICALE VISANT A INDUIRE UN AVC. EN REVANCHE, LES STIMULI NOCICEPTIFS (STIMULATION THERMIQUE) INDUITS AUX ANIMAUX NE PEUVENT PAS INDUIRE DE FORTE DOULEUR NI DE BRULURE CAR LES TEMPERATURES NE DÉPASSERONT PAS 49°C.
Devenir
LES 6 PREMIERS ANIMAUX SERONT EUTHANASIES A J+45 POST-OCCLUSION TANDIS QUE LES 4 A 6 AUTRES ANIMAUX SERONT EUTHANASIES APRES AVOIR SUIVIS LES IMAGERIES TEP-IRM-EEG. L'EUTHANASIE DE TOUS LES ANIMAUX EN FIN DE PROTOCOLE EST ESSENTIELLE POUR VALIDER, AU NIVEAU CELLULAIRE, LES MÉCANISMES DES OUTILS D'IMAGERIE DÉVELOPPÉS DANS CE PROJET. Seulement des approches histologiques au niveau cellulaire, sur du tissu cérébral post-mortem, peuvent nous permettre de valider ces outils IRM de la CMRO2 ainsi que des processus inflammatoires et dégénératifs observés et mesurés.
Remplacement
L’utilisation d’animaux vivants est nécessaire pour valider l’efficacité et l’innocuité d’un nouveau traitement de l’AVC ischémique. En effet, les alternatives non animales (in silico, in vitro ou ex vivo) ne permettent pas d’étudier la sécurité de l'angulation de la tête et du corps à 15° lors de l'occlusion, les interactions entre les déficits moteurs observés et les marqueurs cérébraux associés à l’intensité des déficits ou de la vitesse de récupération. Avant de tester cette procédure chez l’Homme, il est donc nécessaire de l’évaluer avec un modèle animal pertinent. Il est donc judicieux d’utiliser un modèle animal qui mime les mécanismes neurobiologiques et comportementaux observables chez l’Homme dans le cadre de l’AVC ischémique. L’utilisation du modèle primate non-humain apparait donc essentiel pour la réalisation de cette étude préclinique, combinant des approches d’imagerie TEP/IRM avec des analyses comportementales. Ce modèle d’étude préclinique est le plus proche de l’humain. Ainsi, les informations obtenues sur le PNH seront plus facilement transposables et applicable à l’humain qui subit une perte de fonction similaire découlant d’un AVC. Enfin, le macaque cynomolgus est l’espèce primate la plus souvent utilisée en recherche biomédicale.
Réduction
Le nombre d’animaux minimum permettant d’atteindre une significativité et reproductibilité des observations mesurées grâce à un calcul de puissance est de 8 animaux. Au total, nous prévoyons 12 animaux dans le protocole. Ce nombre a été choisi sur la base du nombre minimum standard d’animaux pour réaliser des corrélations (n=8) chez le primate non-humain, et sur la possibilité d’avoir à remplacer des animaux en cours de protocole (n=2 à 4). En effet, en nous basant sur la précédente étude ayant utilisée ce modèle PNH d’AVC par occlusion de l’artère cérébrale moyenne, nous estimons à 18% le taux possible de mortalité suite à la procédure d’AVC. Si le nombre d’animaux atteignant un point limite s’avérait inférieur à notre prévision, dû probablement à l’effet bénéfique de l'angulation de la tête et du corps de 15° sur la reperfusion cérébrale, nous limiterons le nombre total d’animaux au nombre nous donnant une puissance statistique suffisante. Si nous réussissons à mener nos 8 premiers animaux à pouvoir faire toutes les étapes du protocole et que nous obtenons une puissance statistique suffisante, nous nous gardons la possibilité de réduire le nombre prévu de 12 à 8 animaux.
Raffinement
Notre méthodologie expérimentale a été planifiée afin de minimiser l’impact de notre étude sur la santé et le bien-être des animaux. Par exemple, l’imagerie constitue une approche non-invasive qui va nous permettre d’étudier l’ischémie-reperfusion cérébrale dans le cerveau entier des animaux sans engendrer d’effets délétères, chaque sujet étant son propre contrôle. De plus, le fait que nos deux principales mesures d’imageries, l’IRM de la CMRO2 et la TEP, seront réalisées simultanément grâce à la caméra hybride, nous pourrons limiter le nombre d’examens par animaux dans cette étude. Dès leur arrivée et tout au long de l’étude, en dehors des sessions comportementales qui seront réduites le plus possible, les animaux seront hébergés en groupes sociaux (4 ou 2), lorsque possible. Pour maximiser les effets bénéfiques de l’environnement, même durant les périodes post-AVC, les animaux seront toujours maintenus en hébergement par paire, pour limiter les effets délétères de l’isolement. Les animaux disposeront d’une quantité d’eau de boisson contrôlée et d’une quantité quotidienne d’aliment adaptée à leur poids.
Choix des espèces
L’organisation du système nerveux central est très différente selon les espèces, aussi bien au niveau macroscopique (taille des différentes structures) qu’au niveau moléculaire. Ce projet sera donc réalisé chez le macaque cynomolgus, du fait de sa proximité phylogénétique avec l’Homme et en particulier en raison des similitudes du cerveau et des comportements entre ces deux espèces. Les animaux utilisés seront adolescents car ce sont des animaux qui n’ont jamais été utilisés dans d’autres études.
Étude de la livraison au cerveau de deux composés utilisés comme traitement thérapeutique potentiel contre la maladie d’Alzheimer
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Injectées dans la veine de la queue en état vigile, dans une boîte de contention, 85 souris reçoivent une dose unique d'un composé, tandis que 25 autres, porteuses d'un cathéter dans la veine jugulaire, en reçoivent matin et soir pendant quatre jours. Ces 110 souris subissent des procédures impliquant des niveaux de souffrance léger à modéré, avec un risque de lésions et d'inflammation au point d'injection. L'objet est de vérifier si deux composés bloquant l'action d'un peptide franchissent la barrière entre le sang et le cerveau, étape que le porteur qualifie d'"impérative" avant d'envisager un usage contre la maladie d'Alzheimer. Toutes sont tuées pour prélever cerveau, foie, reins et sang, et y doser le composé.
Objectifs
L'objectif de cette étude est de faire une première analyse préclinique pour optimiser la livraison de composés thérapeutiques dans le cerveau chez la souris. Deux composés ont été sélectionnés en amont comme bloquant l'action d'un peptide sécrété naturellement dans le cerveau en condition physiologique. Une étude scientifique a montré un impact direct de ce peptide sur la régulation de l'activité des synapses (points de connexion entre les neurones). De plus, des données obtenues par l'équipe montrent qu'une augmentation anormale des niveaux de ce peptide dans le cerveau de patients atteints de la maladie d'Alzheimer pourrait contribuer à la perte d'activité des synapses et de la mémoire, symptômes typiques de cette maladie. Enfin, il est possible que ce peptide soit impliqué dans d'autres maladies neurologiques comme la schizophrénie. Afin de prévenir cette action néfaste, nous avons criblé une banque de composés afin de bloquer son action à la synapse. Il est impératif aujourd'hui d'évaluer la capacité de ces composés à entrer dans le cerveau pour confirmer leur potentiel thérapeutique. Ce projet s'engagera à répondre aux questions scientifiques suivantes : 1. Déterminer si ces composés parviennent à traverser la barrière hémato-encéphalique avec succès. 2. Définir les doses et les temps de stabilité de ces composés après injection. 3. Analyser la dose et le temps de stabilité pour un traitement chronique (jusqu'à un maximum de 4 jours).
Bénéfices attendus
Dans le monde, on estime qu'il y a environ 50 millions de personnes atteintes de démence, dont la maladie d'Alzheimer est la forme la plus courante. Cette maladie impacte un tiers des personnes de plus de 80 ans. Ces chiffres sont cependant en augmentation en raison du vieillissement de la population. Il n'y a pour l'instant aucune solution thérapeutique permettant de soigner ces patients. Trouver de nouvelles solutions thérapeutiques est donc une priorité absolue de santé publique. Notre groupe se concentre sur un nouveau peptide associé à la maladie d'Alzheimer, mais aussi possiblement à d'autres maladies neurologiques (schizophrénie…), comme nouvelle cible thérapeutique. Les analyses de pharmacocinétique prévues dans ce projet vont être essentielles pour confirmer la livraison au cerveau des composés bloquant l'action du peptide étudié, et donc renforcer leur potentiel thérapeutique. Ces données précliniques seront précieuses en vue d'une application thérapeutique future chez l'homme.
Procédures
Des souris vigiles seront soumises à une seule administration aiguë d'un composé par injection intraveineuse au niveau de la queue (85 souris, 5 minutes de manipulation). Un autre groupe de 25 souris avec un cathéter placé au niveau de la veine jugulaire sera soumis à l'administration du composé le matin et le soir via le cathéter sur un maximum de 4 jours.
Impact sur les animaux
Les animaux subiront une injection en intraveineuse à la veine caudale de la queue dans une boite à contention ce qui peut entrainer un stress et un inconfort ainsi que des lésions ou de l’inflammation sur le site d’injection. Une nuisance légère dûe à la contention de l'animal lors des injections via le cathéter est attendue.
Devenir
À la fin du traitement, nous procéderons à la mise à mort de l'animal et au prélèvement de ses organes (le cerveau, le foie, les reins, le sang) afin d'évaluer la concentration des composés injectés ainsi que ses caractéristiques pharmacocinétiques et sa capacité à traverser la barrière hémato-encéphalique.
Remplacement
Pour compléter les études in vitro et ex vivo précédemment réalisées dans notre laboratoire sur des neurones de souris, il est désormais nécessaire d'utiliser ce même modèle comme modèle animal. En effet, la souris est idéalement adaptée pour des analyses de pharmacocinétique, notamment pour une livraison dans le cerveau avec une barrière hématoencéphalique intacte. Malheureusement, pour ce type d'analyse pharmacocinétique, il est impossible de recourir à des méthodes alternatives pour remplacer l'utilisation d'animaux ou pour opter pour des animaux moins sensibles. Bien qu'il existe des modèles ex vivo dédiés à l'étude du passage de la barrière hémato-encephalique, ce type d'analyse de pharmacocinétique chez l'animal vivant est nécessaire comme pré-requis avant transfert de l'utilisation de ces composées chez l'homme. Cette étude chez la souris est donc capitale pour fournir les données essentielles in vivo en vue d'une application thérapeutique chez l'homme.
Réduction
Afin de réduire le nombre d'animaux à utiliser, nous nous baserons sur des études pilotes précédemment menées ex-vivo. Ces expériences, déjà réalisées dans notre laboratoire, ont permis d'identifier une dose optimale à administrer de manière directe et aiguë sur des neurones en culture et des tranches de cerveau de souris ex vivo. Nous sommes toutefois conscients que passer d'un modèle ex vivo, avec une administration directe sur le tissu et en aigu, à une étude in vivo présente des différences significatives. C'est pourquoi le calcul final des doses sera recalibré si besoin de façon à ce que le niveau de concentration passant du flux sanguin au cerveau soit comparable à celui obtenu lors des expériences ex vivo. Pour réduire le nombre d'animaux, nous utiliserons essentiellement des mâles pour la première partie de l'étude pharmacocinétique. Après identification des doses et temps optimaux en injection aigue et chronique, nous validerons ces points aussi chez la femelle. Aussi, c'est dans l'optique de reduction d'animaux que nous séparons ce projet en 2 procédures, en espérant ne devoir utiliser que la procédure 1 si la stabilité des composés lors de livraison in vivo en aigu le permet. Enfin, nous avons regroupé les groupes 'contrôle' pour les mâles pour les deux procédures afin de minimiser le nombres d'animaux utilisés et nous avons estimé avec l'outil statistique prédictif g-power le nombre de souris nécessaire par groupe (5 souris) pour obtenir une puissance statistique suffisante (>80%) en se basant sur les analyses d'effets des composés obtenus ex vivo.
Raffinement
Nous nous sommes assurés de la non toxicité des composés à injecter en amont de cette étude. En effet, les études préliminaires réalisées in vitro et ex-vivo avec les composés à l'étude n'ont montré aucune toxicité sur des neurones en culture ou sur des tranches de cerveau, même après application à forte dose et à temps long (24h). D'autres composés de même profile (même famille de molécules) ont déjà été utilisés in vivo montrant qu'ils ne présentent pas d'effets secondaires notoires. Nous accorderons une attention particulière aux conditions d'hébergement, en plaçant les animaux 5 par cage. Ils auront accès à l'eau et nourriture, dans un environnement enrichi où la temperature et l'hydrometrie sont controlées. Un suivi régulier sera assuré par des opérateurs formés, et les animaux seront surveillés de manière à permettre, le cas échéant, la mise en œuvre de points limites précoces et adaptés. Si les données obtenues montrent que la souris devra subir des injections répétées pour obtenir un niveau suffisant des composés dans le cerveau, nous avons aussi proposé une livraison du composé sur plusieurs jours via un cathéter inséré dans la veine jugulaire.
Choix des espèces
Le choix de la souris est dû au fait que toutes nos données ex-vivo ont été obtenues sur des neurones de souris. Cela permettra de calibrer du mieux possible les doses à utiliser in vivo. La souris possède un système vaculaire, une barrière hémato-encéphalique et un cerveau avec des propriétés très similaires à celles décrites chez l'humain. Nos données de pharmacocinétiques obtenues dans ce modèle seront donc très pertinentes comme pré-requis pour pouvoir ensuite transferer l'utilistation des composés chez l'homme. Pour réaliser notre étude, nous utiliserons des souris adultes d'environ 8 semaines (environ 24-28g chacune). L’utilisation des composés pourrait être à terme envisagée pour d’autres maladies liées à la dysfonction des synapses, notamment aussi des pathologies présentes chez le jeune adulte, en plus d'une utilisation potentielle pour la maladie d'Alzheimer. La barrière hémato-encéphalique étant moins poreuse chez le jeune adulte que chez les sujets âgés, il est préférable d’obtenir ces données de pharmacocinétique chez le jeune adulte comme passage ‘à minima’ des composés.
Evaluation de l’interet de molécules thérapeutiques innovantes pour traiter des maladies génétiques
- Recherche appliquée
- Troubles musculosquelettiques
- Troubles nerveux
4 400 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune reçoit un seul type d'injection, mais celle-ci peut être répétée chaque semaine pendant vingt-quatre semaines, sous anesthésie générale, avec une douleur musculaire dans la patte et une gêne à la marche parmi les effets déclarés. La mise à mort permet de prélever muscles, cœur, cerveau, foie, reins et moelle épinière pour mesurer où les molécules se sont distribuées. Les bénéfices sont formulés comme la sélection de candidats "susceptibles" d'être utilisés un jour en clinique, et l'effectif de 4 400 souris se justifie en une phrase, par des "tests statistiques" que le texte ne détaille pas.
Objectifs
Notre équipe développe des outils moléculaires innovants pour la thérapie génique et la modulation de l’expression des gènes, avec pour objectif principal l’identification de candidats potentiels à utiliser dans de futurs essais cliniques. Nos efforts se concentrent sur des pathologies génétiques, notamment neuromusculaires et neurodégénératives. Ces maladies sont particulièrement difficiles à traiter, car elles exigent que le médicament atteigne l'ensemble du corps ou traverse la barrière hémato-encéphalique. Notre objectif est d’identifier les médicaments les plus efficaces et adaptés à chaque type d’organe, afin que ces thérapies puissent, un jour, être utilisées chez les patients.
Bénéfices attendus
L’objectif principal de notre projet est d’identifier une ou plusieurs molécules thérapeutiques susceptibles d’être utilisées dans de futurs essais cliniques pour le traitement des maladies génétiques. Les bénéfices attendus de ce projet sont donc de pouvoir sélectionner les molécules candidates présentant le plus grand potentiel de biodistribution et le moins d’effets secondaires.
Procédures
Chaque animal soumis à un seul type d'injections de molécules actives afin d’évaluer les voies les plus efficaces pour la biodistribution. Les injections se feront sous anesthésie générale, et durera au maximum 10 minutes. Un analgésique sera administré avant chaque injection. Aucun animal ne recevra plus d’une injection par jour. Toutefois, pour permettre l’accumulation progressive des molécules, et compte tenu de leur demi-vie dans la circulation, les injections pourront être répétées chaque semaine, sur une période maximale de 24 semaines. Les animaux pourront également être soumis à des prélèvements sanguins en état vigile. (durée du prelevement : 2 minutes, une goutte de sang par prelevement 2 fois par jour maximum, sur 48h maximum).
Impact sur les animaux
Les effets indésirables généralement observés sont dus à l’injection dans le msucle. Il est possible que les animaux ressentent une douleur musculaire localisée dans la patte et une gêne dans leurs déplacements. Les injections peuvent entraîner chez les animaux : douleurs, faibles pertes de poids et risques d’infection au point d’injection.
Devenir
En fin de projet, tous les animaux seront euthanasiés afin d’analyser les différents organes (muscles squelettiques, cœur, cerveau, foie, rein, cerveau, moelle épinière …).
Remplacement
La recherche en bioinformatique de candidats et les analyses réalisées sur modèles cellulaires permettent d’effectuer un premier criblage des molécules. Cependant, aucun modèle cellulaire ne peut remplacer complètement un organisme vivant. Il est donc indispensable de mener ces études dans un modèle animal, qui permet d’évaluer des paramètres essentiels tels que la biodistribution dans les tissus cibles, la demi-vie et les effets secondaires suite à l’administration de la molécule chez l’animal.
Réduction
Les effectifs nécessaires ont été calculés grâce à des tests statistiques, afin de réduire au minimum le nombre d'animaux permettant d'obtenir un effet statistiquement significatif.
Raffinement
Les animaux seront manipulés par du personnel formé et expérimenté, et les manipulations seront limitées au strict nécessaire. Avant chaque injection, les animaux seront anesthésiés et maintenus sur un tapis chauffant. De plus, toutes les interventions potentiellement douloureuses seront précédées de l'administration d’un analgésique. Des critères d’arrêt définis a priori seront utilisés afin d'éviter toute souffrance inutile. Un suivi clinique quotidien sera assuré, accompagné d’une grille d’évaluation du bien-être animal. Enfin, les méthodes d’administration des molécules (voie, volume, fréquence) ont été choisies pour être les moins invasives possibles, tout en garantissant la validité scientifique de l’étude.
Choix des espèces
Nous travaillerons sur des souris, car ce sont chez ces animaux que sont disponibles les modèles pathologiques des maladies que nous ciblons avec nos molécules, et qui pourront être utilisés dans la suite du développement d'une molécule thérapeutique. De plus, la souris est l'animal le plus couramment utilisé et décrit dans la littérature pour ce type d’expérimentation. De plus la souris et l’homme sont relativement proches d’un point de vue génétique, et les observations réalisées chez la souris peuvent donc être facilement transposables à l’homme. Les animaux utilisés seront âgés de 6 à 8 semaines. À cet âge, les souris sont matures, en bonne santé, et ont une taille corporelle suffisante pour permettre une injection intraveineuse ou intramusculaire en toute sécurité.
Mise en place et caractérisation d’un biomarqueur d’imagerie d’ischémie-reperfusion cérébrale et IDENTIFICATION DES CIRCUITS CÉRÉBRAUX DE LA NOCICEPTION POST-AVC chez le Primate Non-Humain (PNH) EU (1/2)
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
12 macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, chacun passant quatre mois et demi à apprendre une tâche alimentaire sous accès à l'eau restreint. Vient ensuite l'occlusion de l'artère cérébrale moyenne, qui détruit une zone du cerveau et leur fait perdre leurs capacités motrices et cognitives, avec un isolement de quelques jours le temps qu'ils récupèrent. Le porteur ajoute par amendement des stimulations thermiques douloureuses et des jets d'air pour repérer les circuits de la douleur chronique après un AVC, tous les animaux étant tués ensuite pour analyse du tissu cérébral. L'effectif passe de huit à douze parce qu'il anticipe 18 % de mortalité liée à la procédure et prévoit donc des animaux de remplacement.
Objectifs
L’accident vasculaire cérébral (AVC) est un déficit neurologique soudain causé par un caillot ou une hémorragie cérébrale. Le traitement le plus récent de l'AVC ischémique est la thrombectomie, visant à retirer l’occlusion par une intervention endovasculaire pour restaurer l'apport sanguin cérébral. L’étendue de la pénombre ischémique, la zone cérébrale affectée par l’infarctus, est un facteur déterminant de l'issue de l'AVC. Sauver la pénombre est crucial pour limiter les séquelles graves. Notre projet a pour objectif de valider la sécurité de la procédure HDT15°, qui consiste à incliner de 15° le corps et la tête du sujet pendant l’occlusion, pour augmenter l’apport sanguin vers la pénombre par les vaisseaux collatéraux. Cette approche, déjà validée chez le rongeur, doit être testée chez le primate avant un essai clinique. HDT15° pourrait réduire les risques de décès ou de handicaps graves. La mesure du métabolisme de l'oxygène cérébral (CMRO2) reflète l’état de la pénombre ischémique et peut servir de biomarqueur pour évaluer l'atteinte cérébrale et prédire la récupération post-AVC. Ce projet vise à valider l’utilisation de CMRO2 mesuré par IRM dans la phase aiguë de l'AVC, et à évaluer sa valeur prédictive pour la récupération. Des analyses corrélatives seront menées entre les déficits moteurs observés chez l'animal (par exemple, une tâche de prise alimentaire nécessitant dextérité) et les marqueurs d’activité cérébrale dans les zones corticales et sous-corticales afin de corréler l’intensité des déficits et la vitesse de récupération. CE MODÈLE ANIMAL UNIQUE A DÉJÀ ÉTÉ VALIDÉ POUR ÉTUDIER L’IMPACT DE L’AVC SUR LA RÉCUPÉRATION FONCTIONNELLE, QUI S’ACCOMPAGNE SOUVENT DE DOULEUR CHRONIQUE (20 % DES CAS CHEZ L’HOMME). C'EST POURQUOI NOUS DEMANDONS UN AMENDEMENT À NOTRE PROTOCOLE POUR AJOUTER UNE PROCÉDURE SUPPLÉMENTAIRE POUR ÉVALUER CE RISQUE. EN OUTRE, LA DÉCOUVERTE DE LIENS ENTRE L’ACTIVITÉ CÉRÉBRALE OBSERVÉE À LA SURFACE DU CORTEX VIA EEG ET LES MODIFICATIONS DE L’ACTIVITÉ SOUS-CORTICALE LIÉES À LA NOCICEPTION (MESURÉES PAR IRM FONCTIONNELLE ET IMAGERIE TEP) OFFRE DES INFORMATIONS PRÉCIEUSES SUR L’EFFET DES AGENTS PHARMACOLOGIQUES, COMME LE FENTANYL, QUI PEUVENT INDUIRE DES EFFETS ANALGÉSIQUES MAIS AUSSI INDÉSIRABLES. CETTE APPROCHE EXPÉRIMENTALE PERMETTRA D'ÉTUDIER DES MOLÉCULES DE REMPLACEMENT POTENTIELLES POUR TRAITER LA DOULEUR CHRONIQUE POST-AVC. CE PROJET SE DÉROULE DANS DEUX EU DIFFÉRENTS, L'UE1 POUR LE COMPORTEMENT ET L’UE2 POUR L’IMAGERIE.
Bénéfices attendus
Ce projet est conçu pour répondre à des questions en lien avec des problématiques cliniques, mais aussi pour enrichir nos connaissances fondamentales concernant le fonctionnement cérébral et l’importance de la reperfusion dans la compensation et la récupération post-AVC. Ainsi, notre projet va permettre de recueillir des informations inédites concernant la procédure de l’HDT15°, un traitement non pharmacologique de première intention pour améliorer la récupération de nombreux patients atteints d’AVC. Une meilleure compréhension des mécanismes de compensation grâce à une imagerie par CMRO2 (consommation de l’oxygène) ouvrira certainement une meilleure prise en charge thérapeutique de ces patients, avec une approche de plus en plus individualisée. En combinant différents types d’imagerie, nous allons avoir l’opportunité de caractériser les marqueurs d’inflammation et de comprendre comment ces zones lésées peuvent compenser à travers l’utilisation d’autres circuits cérébraux. Cette compensation ayant lieu dans d’autres pathologies comme le coma, nos résultats seront donc également d’intérêt plus général. Afin d'être largement disponible pour une utilisation clinique dans les maladies cérébro-vasculaires, LES BIOMARQUEURS D’IMAGERIE CÉRÉBRALE QUI PERMETTENT DE PRÉDIRE LA RÉCUPERATION FONCTIONNELLE POST-AVC SERONT INTÉGRÉS DANS LES LOGICIELS PRODUITS PAR OLEA SPHÈRE ET AINSI OPTIMISERAIT L’AIDE AU DIAGNOSTIC EN SOINS INTENSIFS. L’AJOUT DE LA DEUXIÈME PROCÉDURE AVEC L’UTILISATION DE L’EEG POUR DÉTERMINER A LA SURFACE DU CRANE DES MODIFICATIONS DES CIRCUITS DE LA NOCICEPTION QUI PEUVENT ENTRAINER DES DOULEURS CHRONIQUES EST UN BÉNÉFICE MAJEUR APPORTÉ PAR L’AMENDEMENT QUE NOUS AVONS FAIT A CE PROJET. EN EFFET, LA DÉCOUVERTE DE LIENS CORRÉLATIFS ENTRE LES SIGNAUX EEG ET DES ANOMALIES D’ACTIVITÉS DES CIRCUITS DE LA NOCICEPTION PERMETTRA DE MIEUX ÉVALUER ET TRAITER CE SYMPTOME DES DOULEURS CHRONIQUES SURVENANT A DISTANCE DE L’AVC ET QUI CAUSE DES PROBLÈMES IMPORTANTS DE PRISES EN CHARGES DES PATIENTS AUSSI BIEN EN CLINIQUE HUMAINE QUE VÉTÉRINAIRE. NOUS POURRONS AINSI DÉTERMINER L’IMPACT D’AGENTS PHARMACOLOGIQUES POUVANT INDUIRE DES EFFETS ANALGÉSIQUES, COMME LE FENTANYL OU D’AUTRES MOLÉCULES EN DÉVELOPPEMENT.
Procédures
Une légère anesthésie sera réalisée pour poser le collier des animaux (sur le site EU1 : 1 heure). L’apprentissage et la réalisation de la tache alimentaire se fera sous un contrôle hydrique (SITE EU1: 4 mois et 15 jours). En fonction des performances de l'animal et de son apport hydrique venant des aliments obtenus dans la tâche, la quantité d'eau dans la bouteille sera ajustée pour donner un apport hydrique constant. Un apport nutritionnel complémentaire, composée de croquettes primates et légumes, sera dispensé dans la cage après chaque séance et sera pris en compte dans l’apport hydrique quotidien. Les jours de repos (week-end), les animaux auront un accès libre jusqu’au dimanche, ou l’apport hydrique de référence pour chaque animal sera repris. De plus, les animaux seront exposés à des stimuli nociceptifs (stimulation thermique) et somesthésiques (air puff). Les imageries multimodales TEP-IRMf-EEG seront réalisées (SITE EU2: 1/2 journée). Des imageries seront réalisées pour évaluer les lésions cérébrales et évaluer la valeur prédictive du CMRO2 ou de l’intensité du phénomène d’inflammation mesuré par IRM de diffusion ou imagerie TEP (SITE EU2: 1/2 journée par imagerie). Des prélèvements de sang seront effectués sur tous les animaux, lors des étapes d’imagerie sous anesthésie. Ces prélèvements de sang seront plus nombreux lors de l’étape d’occlusion-reperfusion (SITE EU2). Finalement un dernier prélèvement sanguin sera effectué avant l'euthanasie scientifique de l’animal (SITE EU1). A la fin du protocole, les animaux seront euthanasiés par injection intraveineuse létale d’un agent euthanasiant vétérinaire suite à une sédation a la kétamine (SITE EU1).
Impact sur les animaux
La partie habituation/entraînement du projet peut induire un léger stress à l’animal au tout début de cette étape mais ne constitue pas une source potentielle de nuisances importantes. La partie du projet impliquant une intervention d’occlusion/reperfusion (étape 4) constitue une source potentielle de nuisances importantes. En effet l’occlusion de l’artère cérébrale moyenne, va provoquer des lésions cérébrales dans une zone localisée du cerveau. Ces lésions impliquent une perte des capacités motrices et cognitives de l’animal en post-opératoire, qui implique un isolement et un confinement de l’animal durant quelques jours, jusqu’à la récupération quasi-totale de sa motricité. CETTE CHIRURGIE SERA EFFECTUÉE LE MATIN AFIN DE POUVOIR SUIVRE L’ÉTAT DE REVEIL DE L’ANIMAL. SON ETAT SERA SURVEILLE TOUS LES JOURS AINSI QUE LES WEEK-ENDS ET EVALUE VIA DES GRILLES DE SCORE PAR L’EXPÉRIMENTATEUR. Une étude précédente utilisant ce même modèle d’AVC chez le macaque (Debatisse et al. 2021) a montré que la phase aigüe de l’AVC est la plus critique en termes d’effets indésirables sur les animaux (18% de risque de mortalité estimé). Une surveillance accrue des animaux sera donc réalisée lors de cette phase. Cette approche peut aussi induire des micro-accidents vasculaires par augmentation de la pression sanguine et de la rupture des vaisseaux cérébraux. C’est pour mesurer les risques de produire des effets indésirables, découlant de ces potentiels accidents vasculaires induit par l’approche thérapeutique testée qu’il est essentiel de valider cette approche thérapeutique de reperfusion. C’EST AUSSI POUR CELA QUE NOUS AVONS FAIT UN AMENDEMENT À CE PROTOCOLE POUR ÉVALUER PAR IMAGERIE TEP-IRM-EEG, L’EXISTENCE D’UNE POTENTIELLE DOULEUR CHRONIQUE DÉCOULANT DE L’AVC Les parties de l’étude intégrant la phase d’entraînement et les examens d’imagerie sont considérés légères et modérés tandis que l’intervention d’occlusion/reperfusion qui présente des risques de déficits lésionnels étant classée en procédure plutôt sévère, nous estimons que la sévérité totale du projet demeure sévère pour tous les animaux. AUSSI, LES ANIMAUX PEUVENT DÉVELOPPER DES DOULEURS SUITE A L’INTERVENTION CHIRURGICALE VISANT A INDUIRE UN AVC. EN REVANCHE, LES STIMULI NOCICEPTIFS (STIMULATION THERMIQUE) INDUITS AUX ANIMAUX NE PEUVENT PAS INDUIRE DE FORTE DOULEUR NI DE BRULURE CAR LES TEMPERATURES NE DÉPASSERONT PAS 49°C.
Devenir
LES 6 PREMIERS ANIMAUX SERONT EUTHANASIES A J+45 POST-OCCLUSION TANDIS QUE LES 4 A 6 AUTRES ANIMAUX SERONT EUTHANASIES APRES AVOIR SUIVIS LES IMAGERIES TEP-IRM-EEG. L'EUTHANASIE DE TOUS LES ANIMAUX EN FIN DE PROTOCOLE EST ESSENTIELLE POUR VALIDER, AU NIVEAU CELLULAIRE, LES MÉCANISMES DES OUTILS D'IMAGERIE DÉVELOPPÉS DANS CE PROJET. Seulement des approches histologiques au niveau cellulaire, sur du tissu cérébral post-mortem, peuvent nous permettre de valider ces outils IRM de la CMRO2 ainsi que des processus inflammatoires et dégénératifs observés et mesurés.
Remplacement
L’utilisation d’animaux vivants est nécessaire pour valider l’efficacité et l’innocuité d’un nouveau traitement de l’AVC ischémique. En effet, les alternatives non animales (in silico, in vitro ou ex vivo) ne permettent pas d’étudier la sécurité de l'angulation de la tête et du corps à 15° lors de l'occlusion, les interactions entre les déficits moteurs observés et les marqueurs cérébraux associés à l’intensité des déficits ou de la vitesse de récupération. Avant de tester cette procédure chez l’Homme, il est donc nécessaire de l’évaluer avec un modèle animal pertinent. Il est donc judicieux d’utiliser un modèle animal qui mime les mécanismes neurobiologiques et comportementaux observables chez l’Homme dans le cadre de l’AVC ischémique. L’utilisation du modèle primate non-humain apparait donc essentiel pour la réalisation de cette étude préclinique, combinant des approches d’imagerie TEP/IRM avec des analyses comportementales. Ce modèle d’étude préclinique est le plus proche de l’humain. Ainsi, les informations obtenues sur le PNH seront plus facilement transposables et applicable à l’humain qui subit une perte de fonction similaire découlant d’un AVC. Enfin, le macaque cynomolgus est l’espèce primate la plus souvent utilisée en recherche biomédicale.
Réduction
Le nombre d’animaux minimum permettant d’atteindre une significativité et reproductibilité des observations mesurées grâce à un calcul de puissance est de 8 animaux. Au total, nous prévoyons 12 animaux dans le protocole. Ce nombre a été choisi sur la base du nombre minimum standard d’animaux pour réaliser des corrélations (n=8) chez le primate non-humain, et sur la possibilité d’avoir à remplacer des animaux en cours de protocole (n=2 à 4). En effet, en nous basant sur la précédente étude ayant utilisée ce modèle PNH d’AVC par occlusion de l’artère cérébrale moyenne, nous estimons à 18% le taux possible de mortalité suite à la procédure d’AVC. Si le nombre d’animaux atteignant un point limite s’avérait inférieur à notre prévision, dû probablement à l’effet bénéfique de l'angulation de la tête et du corps de 15° sur la reperfusion cérébrale, nous limiterons le nombre total d’animaux au nombre nous donnant une puissance statistique suffisante. Si nous réussissons à mener nos 8 premiers animaux à pouvoir faire toutes les étapes du protocole et que nous obtenons une puissance statistique suffisante, nous nous gardons la possibilité de réduire le nombre prévu de 12 à 8 animaux.
Raffinement
Notre méthodologie expérimentale a été planifiée afin de minimiser l’impact de notre étude sur la santé et le bien-être des animaux. Par exemple, l’imagerie constitue une approche non-invasive qui va nous permettre d’étudier l’ischémie-reperfusion cérébrale dans le cerveau entier des animaux sans engendrer d’effets délétères, chaque sujet étant son propre contrôle. De plus, le fait que nos deux principales mesures d’imageries, l’IRM de la CMRO2 et la TEP, seront réalisées simultanément grâce à la caméra hybride, nous pourrons limiter le nombre d’examens par animaux dans cette étude. Dès leur arrivée et tout au long de l’étude, en dehors des sessions comportementales qui seront réduites le plus possible, les animaux seront hébergés en groupes sociaux (4 ou 2), lorsque possible. Pour maximiser les effets bénéfiques de l’environnement, même durant les périodes post-AVC, les animaux seront toujours maintenus en hébergement par paire, pour limiter les effets délétères de l’isolement. Les animaux disposeront d’une quantité d’eau de boisson contrôlée et d’une quantité quotidienne d’aliment adaptée à leur poids.
Choix des espèces
L’organisation du système nerveux central est très différente selon les espèces, aussi bien au niveau macroscopique (taille des différentes structures) qu’au niveau moléculaire. Ce projet sera donc réalisé chez le macaque cynomolgus, du fait de sa proximité phylogénétique avec l’Homme et en particulier en raison des similitudes du cerveau et des comportements entre ces deux espèces. Les animaux utilisés seront adolescents car ce sont des animaux qui n’ont jamais été utilisés dans d’autres études.
Etude pharmacologique de nouveaux candidats médicaments sur les activités électroencéphalographiques dans un modèle de rat parkinsonien
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Tous tués à l'issue pour vérifier l'exposition aux molécules testées, 2 100 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie subit une neurochirurgie de deux heures pour recevoir dans le cerveau une toxine qui détruit les neurones et reproduit la maladie de Parkinson, suivie de rétention urinaire, de perte d'appétit et de perte de poids. 900 d'entre eux vivent avec une ration limitée à 20 ou 25 grammes par jour pendant deux à six mois, en cage individuelle sur toute la durée du projet, avec trente minutes de contact avec leurs congénères par semaine dans ce que le porteur appelle une "cours de récréation". Le rat est décrit comme l'espèce "idéale" pour ce travail, en raison des similitudes entre son cerveau et celui de l'être humain, et parce que les rats adultes récupèrent plus facilement après la chirurgie.
Objectifs
La maladie de Parkinson résulte de la destruction progressive d'un réseau spécifique de neurones dans le cerveau, perturbant le fonctionnement de certains circuits neuronaux, ce qui cause les principaux symptômes moteurs de la maladie : la rigidité, la difficulté à initier les mouvements (akinésie) et les tremblements de repos. Le principal problème de cette maladie est que les symptômes moteurs apparaissent quand environ 60 à 80 % des neurones sont détruits. La maladie se détecte donc très tard, quand la plupart de ces neurones ont disparu. Les traitements actuels soulagent seulement les symptômes moteurs de la maladie sans la guérir. Bien que ces traitements soient efficaces plusieurs années, ils provoquent à long terme des effets secondaires importants (mouvements involontaires), parfois plus graves que les symptômes de la maladie elle-même. Il est donc crucial de trouver des moyens de détecter la maladie plus tôt, avant l'apparition des symptômes moteurs, pour intervenir rapidement, ralentir son évolution et améliorer la qualité de vie des patients sur une plus longue période. Pour développer de nouvelles thérapies contre la maladie, on utilise souvent des tests comportementaux. Bien qu'ils soient utiles, ils manquent parfois de sensibilité pour détecter l'efficacité de nouveaux traitements. Dans ce projet, nous proposons d'utiliser des tests fonctionnels en enregistrant directement les perturbations causées dans le cerveau. Pour cela nous allons enregistrer l'activité électrique du cerveau. Cette technique est utilisée en clinique et en recherche préclinique, ce qui permet de passer facilement de l’un à l’autre. Nous nous basons sur des études cliniques qui ont montré des changements dans l’activité électrique de certaines parties du cerveau chez les patients parkinsoniens. Nous étudions ces activités cérébrales dans un modèle animal de la maladie, le rat parkinsonien. Des études préliminaires ont montré des activités cérébrales anormales chez ces animaux, similaires à celles observées chez les patients parkinsoniens. Ces signatures électriques nous aideront à évaluer plus efficacement les nouvelles thérapies dans des tests à court et long terme.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à identifier, sélectionner et valider de nouveaux candidats médicaments pouvant traiter la maladie de Parkinson
Procédures
Génération des rats parkinsoniens : une neurochirurgie d’environ 2 heures sera réalisée sous anesthésie générale sur un sous-groupe d’animaux de ce projet. Certains animaux vont recevoir pendant 15 jours une injection quotidienne d'un traitement anti-parkinsonien qui induira des rotations et des mouvements involontaires pendant quelques heures. Contrôle alimentaire : en dehors des phases critiques - à savoir l’établissement du modèle et la période de récupération post-chirurgicale (7 jours) - tous les animaux (900) recevront une ration quotidienne limitée de 20 à 25 g de nourriture, et ce, pendant toute la durée de l’étude à laquelle ils participent (2 à 6 mois). Tests pharmacologiques en administration de courte durée : • Des administration orales (durée : moins d’une minute par administration par animal) et des injections (durée : 30 secondes par animal) pourront être utilisées. Tests pharmacologiques en administration de longue durée (chronique) : les administrations pourront être réalisées jusqu’à deux fois par jour, sur une durée maximum de 28 jours. Différents prélèvements sanguins pourront être faits au cours des procédures expérimentales. Ils seront conduits sous anesthésie générale si nécessaire, en fonction du protocole établi dans chaque étude (durée : moins de 20 min par prélèvement, fréquence : une à deux fois par semaine maximum). Les animaux seront hébergés en cage individuelle tout le long du projet (entre 2 à 6 mois).
Impact sur les animaux
Les animaux subiront une neurochirurgie d’environ 2 heures durant laquelle ils recevront une injection intracérébrale unilatérale de toxine,qui induit la maladie, afin de reproduire la pathologie de Parkinson. La lésion des neurones peut engendrer une rétention urinaire, une perte temporaire de la motivation pour boire et manger causant une perte de poids (3 à 5 jours post chirurgie), une diminution transitoire du transite digestif. Les administrations de composés pharmacologiques peuvent causer un stress aigu et une douleur brève lors de leur injection. Lors d’injections répétées, un hématome ou des dommages tissulaires superficiels peuvent apparaitre aux sites d’injections (récupération en deux semaines). Les injections chroniques de molécule pour l’induction des mouvements involontaires (15 jours) engendrent des mouvements et rotations involontaires non-interruptibles, pouvant causer un stress aigu et une fatigue de l’animal (90 minutes post-injection). Malgré les études toxicologiques préalablement conduites et exigées avant tout test de candidats médicaments sur nos animaux, certains effets indésirables non anticipés peuvent survenir : relachement musculaire, somnolence ou excitation (quelques heures post-administration). Après implantation des électrodes, les animaux seront hébergés en cages individuelles, avec un contact social réduit (plusieurs semaines) ce qui peut engendré du stress. Des prélèvements sanguins peuvent être faits pouvant causer stress et douleur brève au point de piqure.
Devenir
Tous nos animaux seront mis à mort à la fin de la procédure en effet : à l’issue de chaque procédure, il sera nécessaire de vérifier l’exposition aux nouvelles thérapies testées, à la fois chez les animaux rendus parkinsoniens et chez les animaux sains. Ceci se fera par la réalisation de prélèvements sanguins et de différents tissus.
Remplacement
Ce projet a pour but de démontrer l’efficacité de nouvelles stratégies thérapeutiques sur un modèle animal de la maladie de Parkinson. Actuellement, il n’existe aucune alternative in vitro, ni de modèle computationnel reproduisant dans leur intégralité les circuits neuronaux impliqués dans cet pathologie qui puisse se substituer à ce modèle. De plus, toute demande de mise sur le marché nécessite de prouver l’innocuité et l’efficacité du candidat médicament ou de la nouvelle thérapies testé, les tests précliniques in vivo préalables aux essais cliniques sont dans ce contexte indispensables. L’utilisation d’un organisme vivant est donc nécessaire.
Réduction
Dans le cas de nos études, chaque animal est son propre contrôle, permettant de limiter le nombre d’animaux nécessaire par groupe. Le nombre d’animaux a ainsi été déterminé de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés tout en préservant la validité scientifique des expériences menées.
Raffinement
Les animaux qui entrent dans ce projet ont au minimum une semaine d’acclimatation à la zone d’hébergement. Une injection d’analgésique sera faite avant la neurochirurgie et sera renouvelée 6 à 8 h après afin de prévenir toute douleur liée à la phase de chirurgie. Après la neurochirurgie, l’état de santé des animaux sera surveillé tout au long des expériences et évalué grâce à une grille codifiant le niveau de douleur et les points limites adaptés. Cela nous permettra d’intervenir immédiatement et de manière appropriée dès le moindre signe de souffrance. Les animaux seront hébergés dans des cages d’hébergement avec enrichissement, pour limiter tout stress dû à l’environnement quotidien. Les animaux sont rassemblés 1 fois par semaine dans une « cours de récréation » pour assurer le maintien du contact social. Les animaux d’une même étude (maximum 12 animaux par session) sont rassemblés dans une enceinte fermée sur les cotés avec litière et divers enrichissements, leur permettant une liberté de mouvement plus grande et une interaction entre congénères. Cette session dure 30 minutes. Des échelles de cotation de comportement seront utilisées afin de prendre les mesures nécessaires pour préserver le bien-être de l’animal. Enfin, afin d’éviter un stress aigu de nos animaux lors des injections, les rats sont habitués à la contention par les techniciens en charge des injections les jours précédents les traitements. Afin de réduire la douleur associée à ces injections, les aiguilles sont à usage unique et les sites d’injections alternés pour éviter d’injecter au même endroit consécutivement.
Choix des espèces
Le rat est considéré comme l'espèce idéale pour ce projet en raison des nombreuses similitudes entre le cerveau du rat et celui de l'humain, notamment en ce qui concerne le circuit neuronal impliqué dans la maladie de Parkinson et ses connexions avec le reste du cerveau. Pour ce projet, nous utiliserons des rats adultes. La maladie de Parkinson étant liée à l'âge, il est essentiel de travailler sur un cerveau adulte et pleinement développé. Un cerveau mature nous permettra également un meilleur positionnement des injections intracérébrales et des électrodes. De plus, les rats adultes récupèrent plus facilement après la chirurgie.