Troubles nerveux

314 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Génétiquement modifiées pour développer les troubles moteurs et sensoriels d'une maladie neuromusculaire humaine, elles reçoivent un vecteur viral de thérapie génique, cinq prélèvements sanguins et cinq séries de tests comportementaux sur douze mois, avant le prélèvement de leurs organes. Le porteur qualifie le stress des tests de faible à modéré, sans détailler les cinq tests employés, et n'attend aucun autre effet indésirable. Il indique avoir déjà obtenu des résultats sur cellules et neurones en culture mais juge "essentiel" de valider la thérapie chez la souris, cette étape restant un "premier pas" avant l'humain.

Objectifs

Ce projet concerne le développement d’une thérapie génique pouvant constituer un traitement curatif pour une maladie neuromusculaire fatale chez l’Homme et pour laquelle, il n’existe aujourd’hui aucun traitement curatif. Cette maladie est provoquée par des mutations d’un gène, et cela entraine des troubles moteurs et sensoriels chez les patients dès l’enfance. La thérapie génique consiste donc à compenser le gène défectueux en important une copie du gène fonctionnelle dans l’organisme grâce à un vecteur viral. Précédemment, nous avons développé un modèle animal (souris) qui reproduit pour la première fois les troubles moteurs et sensoriels retrouvés chez les patients. Nous avons élaboré une méthodologie avec ce modèle pour développer notre thérapie. Notre premier objectif est d’optimiser les conditions de notre protocole (choix du meilleur promoteur, doses à utiliser) en analysant les effets sur le comportement et l’organisme de nos souris (prélèvements sanguins, analyses moléculaires). Ensuite, notre deuxième objectif est d’évaluer les bénéfices de ce protocole thérapie génique grâce à un essai pré-clinique dans notre modèle sur une durée de 12 mois. Nous évaluerons ces bénéfices en évaluant le comportement et l’effet sur l’organisme de ces souris.

Bénéfices attendus

La validation de notre protocole et l’évaluation des bénéfices de notre thérapie génique chez la souris constituerait un premier pas vers une thérapie adaptable à l’Homme dans le cadre d’une maladie génétique. De plus, lors des analyses sanguines, nous aimerions pouvoir mettre en évidences des marqueurs sanguins de cette maladie. Ces marqueurs pourraient être utilisés également dans le cadre du diagnostic d’autres maladies neurodégénératives.

Procédures

Les souris recevront le vecteur viral (durée : 5mn) sous anesthésie générale. Les souris auront 5 prélèvements sanguins (durée : 5mn). Les souris réaliseront 5 fois la série de tests comportementaux (5 tests comportementaux, durée : entre 30s et 15mn) entre 1 mois et 12 mois. Ces tests permettront d’évaluer les capacités motrices et sensorielles des animaux permettant de rendre compte de l’efficacité de l’approche thérapeutique.

Impact sur les animaux

L’administration du vecteur viral, les prises de sang pourront induire un stress faible chez les animaux. Les tests comportementaux pourront induire un stress variable chez les animaux allant de faible à modérer. Aucun autre effet indésirable n’est attendu à l’issu de ces éléments.

Devenir

Ce projet compte 2 procédures. La première permettra de valider le protocole de thérapie génique sur les souris par des analyses comportementales et tissulaires, nécessitant leur mise à mort afin d’étudier le phénotype tissulaire (prélèvement d’organes post-mortem pour analyses). La deuxième permettra d’évaluer les bénéfices de la thérapie au niveau comportemental et tissulaire nécessitant la mise à mort des souris (prélèvement d’organes post-mortem pour analyses.

Remplacement

Le projet a pour but de valider un premier essai pré-clinique de thérapie génique pour une maladie neuromusculaire fatale et incurable chez l’Homme. Les modèles in vitro (cellules immortelles et neurones en culture) ont permis de mettre en évidence des effets au niveau moléculaire/cellulaire de cette approche. Elle nécessite à présenter être validée dans un organisme modèle de mammifère. Le tissu nerveux ne pouvant être accessible chez l’Homme et les essais thérapeutiques ne pouvant être testés directement chez l’Homme, il est essentiel de prouver l’efficacité de notre approche dans une étude pré-clinique chez la souris.

Réduction

Les expériences seront réalisées avec la volonté de réduire au maximum le nombre d’animaux par condition expérimentale tout en conservant un nombre suffisant de souris par lot pour pouvoir analyses nos résultats de façon statistique et ne pas avoir besoin de reconduire ce type de projet.

Raffinement

Le phénotype de notre modèle murin ne diffère pas du modèle sauvage durant le temps de l’expérimentation (12 mois maximum) permettant un hébergement en cage collective pour respecter leurs besoins sociaux. L’administration du vecteur viral est réalisée sous anesthésie générale avec un réveil post-anesthésie dans une cage chauffée, du gel ophtalmique est appliqué post-injection et mise en place d’une analgésie si besoin. Les prises de sang sont effectuées sous anesthésie générale avec réveil post-anesthésie dans une cage chauffée et mise en place d’une analgésie si besoin. L’organisation des tests comportementaux seront précédés d’une phase d’entrainement et une période de récupération d’au moins une demi-journée voir 2 jours entiers est prévue afin de limiter au maximum le stress des animaux. Chaque animal sera surveillé de façon individuelle et de façon quotidienne. A chaque étape du projet, des points limites ont été établis pour soustraire l’animal à la souffrance.

Choix des espèces

Avec 98% d’identité protéique avec l’Homme, la souris constitue un modèle idéal pour reproduire les pathologies humaines afin de les étudier dans un contexte physiologique mais également de pouvoir tester et valider des approches thérapeutiques. L’étude réalisée sur notre modèle a montré qu’il reproduit pour la première fois les symptômes moteurs et sensoriels retrouvés chez les patients, justifiant son utilisation valider notre approche de thérapie génique. Notre projet utilisera le stade juvénile (1 mois) et le stade adulte (2 à 12 mois). Notre modèle murin présente des défauts moteurs et sensoriels à partir de 3 mois ; il est donc nécessaire de débuter la stratégie à un stade précoce. La validation du protocole et l’évaluation des bénéfices au niveau comportemental et histologique doivent être évaluées au stade adulte pour évaluer les effets de la thérapie à moyen- et long-terme.

12 macaques, six crabiers et six rhésus, vont être utilisés puis réutilisés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une IRM puis quatre séances d'imagerie TEP par candidat médicament, sous anesthésie générale pouvant durer 300 minutes, avec pose d'un cathéter artériel et prélèvements sanguins. Le porteur indique un stress lié à la contention et au réveil, et signale que le produit de contraste, un oxyde de fer, peut élever le taux de fer sanguin. Il affirme qu'aucune méthode alternative ne permet d'étudier la distribution d'un médicament dans un "organisme entier" proche de l'humain, et conclut à la nécessité du primate.

Objectifs

L’objectif de cette étude est l’évaluation préclinique de la distribution tissulaire de candidats médicaments pour traiter des maladies telles que le diabète, certains cancers et des pathologies neuropsychiatriques comme l’addiction. Pour y parvenir, nous synthétiserons des analogues radiomarqués de ces candidats médicaments que nous injecterons à des primates non humains. La distribution tissulaire sera suivie grâce à une technique d’imagerie non invasive. Cette technique d’imagerie non invasive (tomographie par émission de positons ou monophotonique) consiste à injecter un analogue de candidat médicament radiomarqué par différents isotopes utilisés en médecine humaine. La distribution tissulaire des candidats médicaments peut ainsi être mesurée par des approches d’imagerie non-invasive correspondant aux isotopes utilisés et qui sont également utilisées en médecine humaine. Cette étude permettrait d’évaluer l’exposition tissulaire par le candidat médicament étudié lors d’une administration. Les candidats médicaments étudiés concernent le diabète, le cancer, les pathologies neuropsychiatriques comme l’addiction et également les neuroprotecteurs. Deux séances d’imagerie seront nécessaires. La première imagerie permet d’établir les paramètres pharmacocinétiques initiaux du candidat médicament. La seconde imagerie permet d’étudier la spécificité de la fixation tissulaire du candidat médicament étudié. Le candidat médicament radiomarqué sera co-administré avec une molécule à usage humain dont on sait qu’elle interagit de manière spécifique avec la cible pharmacologique du candidat médicament étudié. Typiquement, cette étude sera réalisée en co-injectant le radiotraceur avec son analogue « froid », afin qu’il rentre en compétition avec la fixation tissulaire du radiotraceur. Les doses de médicament « froid » seront choisies en fonction de la littérature et du recul de l’utilisation de cette molécule chez l’homme ou chez le primate non-humain.

Bénéfices attendus

Les retombées de ce projet sont majeures puisqu’elles permettront d’apporter des informations pertinentes sur l’exposition tissulaire et sur les spécificités de la distribution et de l’élimination des candidats médicaments étudiés. Ces résultats peuvent être extrapolés chez l’Homme.

Procédures

Les animaux auront une séance d’imagerie anatomique (IRM) puis quatre séances d’imagerie dynamique (TEP) par candidat médicament étudié. Toutes les imageries (IRM et TEP) se dérouleront sous anesthésie générale (durée 300 minutes maximum) pour une acquisition d’une durée de 240 minutes maximum. Il n’y aura pas de prélèvements sanguins pendant l’imagerie IRM. En revanche, il y aura des prélèvements sanguins à chaque imagerie TEP qui seront séparés de 15 jours au minimum. Une voie artérielle sera positionnée en début d’anesthésie (durée de la pose inférieure à 5 minutes) afin de faire les prélèvement sanguin (durée inférieure à 5 secondes) durant l’examen. Pour 2 des 4 imageries TEP, les animaux recevrons une dose pharmacologique du candidat médicament par injection intra-veineuse sur 1 minute.

Impact sur les animaux

L’effet indésirable prévu est un stress associé à la contention physique (durée inférieure à 2 minutes) précédent l’injection de l’anesthésie par voie intra musculaire ainsi qu’un stress pendant la phase de réveil (durée inférieure à 1 heure). Présence d’anesthésies répétées et relativement longues avec injections des médicaments et prélèvements sanguins.

Devenir

Le protocole expérimental ne nécessite pas d’euthanasier les animaux. Les animaux pourront être réutilisés sur décision du vétérinaire à la fin de l’étude.

Remplacement

Compte tenu de la complexité des phénomènes étudiés, il n’existe aucune méthode alternative permettant d’étudier les effets d’un candidat médicament sur un organisme entier et donc d’extrapoler les résultats chez l’Homme. Afin d’obtenir des données convaincantes d’un point de vue clinique, il est nécessaire de travailler sur un organisme entier dont l’organisation se rapproche au maximum de celle de l’Homme. Cette étude ne peut être envisagée qu’in vivo chez des primates non humains dont les déterminants pharmacocinétiques et la physiologie sont plus proches de l’Homme que celle des rongeurs.

Réduction

L’approche statistique envisagée permet la comparaison des deux conditions expérimentales entre elles avec suffisamment de puissance pour mettre en évidence un phénomène pharmacocinétique notable d’un point de vue pharmacocinétique. Cette estimation prend en compte la variabilité des mesures observées lors d’études précédentes réalisées chez les primates non-humain. Dans une perspective de réduction du nombre d’animaux nécessaires à l’étude, seulement 12 primates non-humain seront inclus. Chaque animal participera à 4 examens par molécule étudiée afin d’obtenir des données répétables et représentatives des phénomènes étudiés.

Raffinement

Pendant toute la durée de cette étude, il y aura une mise en place d’un renforcement positif avec un remplacement hebdomadaire (physique) et journalier (alimentaire, sensoriel) des enrichissements. Une surveillance quotidienne des primates non humains sera pratiquée par les zootechniciens et les expérimentateurs. Tous les examens se réalisent sous anesthésie générale. Juste avant le début de l’examen un examen clinique de l’animal sera systématiquement réalisé. Durant les examens d’imagerie, la température corporelle est monitorée et maintenue à l'aide d'une couverture chauffante à air (42°C) et une maintenance hydrique, réchauffée à 37°C, est suppléé. Les paramètres physiologiques et de ventilation sont suivis et sont utilisés comme indicateurs pour adapter la profondeur d’anesthésie et comme témoins de la gestion de l’analgésie. Durant ces examens la surveillance des animaux est renforcée jusqu’au réveil complet de l’animal (animal debout). Certains animaux possèdent une sensibilité aux agents anesthésiants. Des protocoles ont été mis en place afin d’identifier et de prévenir ces sensibilités.

Choix des espèces

La physiologie des barrières biologiques des primates non-humains est plus proche de celle des primates humains que de celle des rongeurs. Les niveaux d’expression de nombreux transporteurs de médicaments sont très différents entre les Hommes et les rongeurs. Il a été montré que les primates non-humains constituent un modèle plus prédictif de l’activité de ces transporteurs lors des études de pharmacocinétique. Aussi, afin d’étudier ces effets et extrapoler les résultats chez l’Homme, l’utilisation de primates non-humains est particulièrement pertinente. Le macaque adulte réunit tous les critères requis et constitue le meilleur choix pour notre étude.

6 300 souris et rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, la moitié tués à l'issue pour prélever des tissus, l'autre réutilisée dans d'autres études. Pour accentuer l'anxiété avant le test du labyrinthe en croix surélevé, chaque animal peut être isolé jusqu'à quinze jours et privé d'enrichissement, puis reçoit un composé et des prélèvements sanguins. Le porteur teste l'effet anxiolytique ou anxiogène de candidats médicaments, des retombées thérapeutiques renvoyées au long terme et au passage chez l'humain. Il affirme qu'aucune méthode in vitro ou in silico ne suffit et que le rat et la souris restent "un passage obligatoire".

Objectifs

Ce projet a pour but d’évaluer un potentiel effet anxiolytique (diminution de l’anxiété) ou anxiogénique (augmentation de l’anxiété) d’un candidat-médicament chez le rat ou la souris avec le test du labyrinthe en croix surélevé. Les rongeurs ont une tendance naturelle à éviter les environnements lumineux et ouverts et à rechercher la sécurité des endroits exigus et sombres. Le test du labyrinthe en croix surélevé consiste à placer les rongeurs dans un labyrinthe surélevé par rapport au sol d’environ 60 cm et constitué de 4 bras en forme de croix (2 bras fermés avec des parois hautes et opaques et 2 bras ouverts sans parois) pendant 5 minutes. Les rongeurs vont avoir tendance à se réfugier dans les bras fermés (plus sombres et exigus, donc plus sécurisants) et à passer peu de temps dans les bras ouverts, dans lesquels leur curiosité naturelle les pousse à explorer. Le niveau d’anxiété des animaux est évalué par le temps passé et le nombre d’entrées effectuées dans les bras ouverts pendant les 5 minutes du test.

Bénéfices attendus

A long terme, les bénéfices attendus sont la découverte de nouveaux médicaments pour traiter différentes pathologies telles que les troubles anxieux ou le stress post-traumatique. Du fait de la cible thérapeutique, ce composé pourrait avoir aussi une application en médecine vétérinaire. Pour l’animal, les bénéfices attendus sont une acquisition de connaissances sur l’espèce utilisée (rat et souris) par le développement d’outils de raffinement de plus en plus adaptés et le choix de l’espèce la plus prédictive en fonction de l’objectif scientifique attendu. A court terme, les bénéfices attendus sont de démontrer que le composé testé est actif dans un modèle expérimental de la pathologie ciblée et d’évaluer ses éventuels effets secondaires sur le stress avant son passage en phase I chez l’humain. A court terme, les bénéfices attendus sont de démontrer que le composé testé est actif dans un modèle expérimental de la pathologie ciblée ou d’évaluer ses éventuels effets secondaires avant son passage en phases cliniques.

Procédures

Au maximum, l’animal pourra être isolé socialement jusqu’à 15 jours avant l’expérience afin d’augmenter son état d’anxiété. Un composé pourra lui être administré une ou plusieurs fois avant le test (~2 minutes par administration). Il pourra subir des prélèvements de sang vigile ou anesthésié selon les recommandations éthiques en vigueur (~2 minutes par prélèvement). Le test de comportement dure au maximum 5 minutes.

Impact sur les animaux

Au maximum, l’animal pourra être isolé socialement jusqu’à 15 jours avant l’expérience afin d’augmenter son état d’anxiété et permettre une meilleure évaluation d’un composé anxiolytique. Dans ce cadre, il pourrait être privé d’enrichissement afin de maintenir un état d’anxiété suffisant pour les tests. L’administration et les prélèvements de sang seront effectués par un personnel entraîné et la douleur associée sera réduite à son minimum et sera l’équivalent d’une piqûre.

Devenir

A la fin de la procédure, les animaux sont gardés en vie et peuvent être réutilisés dans un autre projet ayant un degré de sévérité sans réveil, léger ou modéré après accord du vétérinaire. Sinon, les animaux sont euthanasiés afin de réaliser des prélèvements de tissus (organes, sang, etc…).

Remplacement

Dans le cadre du développement de nouveaux médicaments, ce projet pratiqué sur l’animal ne peut être remplacé par d’autres méthodes expérimentales car ces méthodes de substitution n’existent pas ou si elles existent, elles ne sont pas suffisantes pour répondre aux objectifs scientifiques du projet. Dans le cadre du développement de nouveaux médicaments, ce projet est réalisé chez les rongeurs car il n’existe pas de méthode de substitution (in vitro ou in silico) pour évaluer les effets d’une nouvelle molécule sur l’état de type anxieux. Ou si elles existent, elles ne sont pas suffisantes pour répondre aux objectifs scientifiques du projet. Or, avant toute administration à l’homme, l’animal constitue un passage obligatoire pour l’évaluation de l’efficacité, la toxicité et la pharmacocinétique d’un candidat médicament. A ce jour, le rat et la souris sont les espèces les plus adaptées à ce type de modèle d’étude.

Réduction

Un nombre minimal et suffisant d’animaux par groupe est utilisé afin d’analyser de façon rigoureuse et efficace les résultats des expériences et d’effectuer des analyses statistiques.

Raffinement

Dans ce projet, le raffinement sera obtenu par la mise au point de procédures rigoureuses, la formation du personnel, un suivi quotidien de l’état de santé des animaux, le recours à des procédures les moins invasives possibles, le suivi d’éventuels signes cliniques, la détermination des points limites et le recours aux procédures d’euthanasie dès que nécessaire. Les effets potentiellement indésirables des candidats-médicaments qui seront testés dans ce modèle feront l’objet d’échange avec les inventeurs du médicament et les responsables du bien-être animal afin d’adapter les outils d’observations des animaux pour permettre la mise en place de traitements des potentiels signes cliniques. L’administration et les prélèvements de sang seront effectués par un personnel entraîné et la douleur associée sera réduite à son minimum et sera l’équivalent d’une piqûre.

Choix des espèces

Le rat et la souris sont les espèces animales les plus pertinentes et les plus couramment utilisées pour évaluer les effets d’un produit sur l’état de type anxieux. Dans ce projet, seuls les animaux adultes seront utilisés car il n’a pas pour objectif d’étudier les effets du produit sur l’animal à d’autres stades de développement.

76 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, 12 d'entre elles réutilisées ensuite pour la reproduction et les autres tuées. Des femelles gestantes reçoivent des composés déclenchant une inflammation, par gavage ou injection, puis passent une IRM sous sédation avant que leur descendance ne soit euthanasiée pour examen du cerveau. Le porteur cherche à reproduire un phénotype "de type autistique" chez les souriceaux et décrit les troubles obtenus comme légers. Il affirme qu'aucune approche in vitro ne peut mimer l'interaction entre le foetus et la mère et retient la souris pour sa placentation proche de l'humaine.

Objectifs

Les facteurs environnementaux, comme le stress maternel, les carences nutritionnelles et les infections pré- ou périnatales, sont désormais reconnus comme des agents facilitant l'apparition de maladies neurologiques. De nombreuses études épidémiologiques ont confirmé que les infections pendant la grossesse (virus, bactéries, parasites protozoaires) sont corrélées avec le risque accru de développer des troubles neurodéveloppementaux (schizophrénie, épilepsie, troubles du spectre autistique) ainsi que des maladies neurodégénératives. Dans le cerveau, les cellules microgliales sont particulièrement sensibles aux infections. Elles nettoient des agents pathogènes, aident à assembler les connexions neuronales et régulent de nombreux processus. Le dysfonctionnement microglial a été associé à certains troubles neurodéveloppementaux (spectre autistique et schizophrénie). Le premier objectif de cette étude est de vérifier si l’élimination transitoire de la microglie (sans présence d’une infection avec toute la complexité des mécanismes moléculaires associés) peut causer, elle-même, des troubles neurodéveloppementaux à l’âge adulte. Un aspect majeur lié aux infections pendant la grossesse est l'inflammation : 12 % des grossesses à terme ont des infections intra-utérines, qui exposent les mères à un niveau élevé d'inflammation tout au long de la grossesse. Les infections intra-utérines, donnent souvent naissance à des bébés avec une connectivité cérébrale anormale qui devient évidente à l'âge adulte. Le deuxième objectif de notre étude est de vérifier si l’inflammation, sans présence d’une infection, peut, elle-même, modifier le câblage cérébral précoce et causer des troubles neurodéveloppementaux à l’âge adulte. Les rongeurs sont de bons modèles animaux pour imiter cette condition pathologique car ils partagent certaines caractéristiques particulières de la grossesse humaine. Nous proposons d'étudier la connectivité cérébrale structurelle et fonctionnelle avec des enregistrements IRM et IRMf chez des souris ayant subi soit une déplétion de la microglie soit une inflammation transitoire avant la naissance, pour mieux comprendre les mécanismes de base à l’origine de trouble cognitifs, indépendamment du type d’infection pendant la grossesse. Ces modèles murins ont déjà été étudiés et n’ont pas montrés de signes cliniques important au niveau du comportement, uniquement des troubles légers de sociabilité, ne nécessitant pas d’études comportementales spécifiques.

Bénéfices attendus

Mieux comprendre comment les infections causées par différents agents pathogènes pendant la grossesse, sont corrélées avec le risque accru de développer des troubles neurodéveloppementaux est crucial pour un diagnostic précoce chez les bébés, qui, à l'avenir, permettra d'identifier les nourrissons qui ont effectivement besoin d'une intervention précoce, afin de profiter de la période de plasticité cérébrale la plus élevée pour empêcher l'installation de la pathologie. De plus, les résultats de nos études précliniques ouvriront la possibilité de traiter ces enfants pendant la période fœtale, en bloquant l’inflammation, avec un impact tangible sur le chemin clinique. L'identification des paramètres diagnostiques associés à un risque élevé de développer des dysfonctionnements neurologiques chez le nouveau-né apportera une contribution facilement traduisible en clinique néonatale, permettant l'établissement de nouveaux biomarqueurs pour ces cas. L'établissement de nouveaux biomarqueurs est crucial pour favoriser les études sur de nouveaux médicaments visant à résoudre les anomalies cérébrales. Nous analyserons la connectivité cérébrale fonctionnelle, qui s'est avérée extrêmement efficace pour suivre les changements cérébraux, même subtils, chez des jeunes souris qui ont reçu des traitements mimant certains aspects spécifiques des conséquences des infections. Cela nous permettra de séparer et d'évaluer l'importance des différents mécanismes impliqués dans la réponse physiologique aux infections. De plus, comme les enregistrements IRM sont aussi réalisables chez l'homme, la traduction clinique de cette étude sera aisée.

Procédures

Les souris gestantes reçoivent des médicaments induisant une inflammation, soit sous forme de complément alimentaire, soit par injection (moins d'1mn). La principale source de stress pour les souris pendant ces injections est due à la nécessité de les manipuler et de les tenir pendant l'injection. Les souris seront ensuite scannées par IRM pendant maximum 3 heures et maximum 2 fois (la deuxième séance seulement en cas de mauvais qualité des données de la première séance). L’imagerie IRM nécessite que la souris soit immobile sous sédation. Comparée à l'anesthésie, la sédation est beaucoup plus douce en termes de temps de récupération. Cependant, nous laisserons les souris se reposer pendant au moins deux semaines, dans leur cage, après la séance d'IRM. L’étude nécessite des examens du cerveau ex vivo. Les animaux sont donc euthanasiés en fin d’étude. Cette procédure est réalisée sous anesthésie profonde et dure environ 20 minutes.

Impact sur les animaux

Le modèle de souris basé sur notre traitement cause un phénotype de type autistique, léger, dans les descendants, comme l’hyperactivité et des déficits d’interactions sociales. Le modèle de souris est un modèle qui mime « une des causes potentielles du spectre autistique », à savoir les troubles du développement des neurones liés à l’état inflammatoire de la mère, lié ou non à une infection pendant la gestation. Le spectre autistique est très large en terme de phénotype chez l’humain et essentiellement diagnostiqué par des tests psychologiques, chez le très jeune enfant. Modifier l’état inflammatoire pendant la gestation chez la souris permettrait d’obtenir des souriceaux avec potentiellement des troubles du développement. Ce modèle murin est déjà décrit comme ne présentant que de légers troubles moteurs et sociétaux, n’empêchant en rien la vie en groupe. Ni souffrance ni perte de poids ne sont attendus. Les effets indésirables prévisibles sont liés à la sédation de longue durée, entrainant potentiellement un ralentissement de la respiration, laquelle est monitorée durant toute la session d’IRM. La pose du cathéter se fait sous antalgique et anesthésique et ne devrait pas causer d’inconfort. Cependant, une lésion cutanée peut perdurer au point d’implantation après l’imagerie. La température des animaux peut également chuter en fin de session IRM et les animaux peuvent être isolés en cage chauffée, le temps de récupérer et au maximum jusqu’à 24h.

Devenir

Les souris gestantes utilisées pour générer les souris imitant les malformations prématurées, après l'accouchement, seront utilisées pour produire d'autres souris nécessaires à d'autres projets de recherche dans l’établissement de recherche. En l'absence de besoin, elles seront euthanasiées. Toutes les souris subissant les enregistrements IRM fonctionnelle seront euthanasiées pour récupérer leur cerveau.

Remplacement

Afin d'étudier l'effet de l'infection, ou la réponse inflammatoire, pendant la période de gestation, il est nécessaire d'utiliser des animaux. Cette recherche examine l'interaction entre l'embryon/le fœtus et la femelle gestante suite à une réponse inflammatoire ; aucune approche in vitro ou in silico ne pourrait mimer cette condition physiopathologique. Aux fins de l'étude, il est également essentiel de mener des expériences sur des animaux qui ont une placentation de type humain. Cette caractéristique du modèle animal sélectionné nous permettra d'étendre les résultats obtenus dans cette recherche à l'homme. La souris constitue donc l'espèce animale au développement neurologique le plus utile à l'étude décrite.

Réduction

Le nombre d’animaux nécessaires à cette étude a été calculé avec des statistiques basées sur des études antérieures. Pour induire le phénotype désiré en prénatal, il faudra utiliser un certain nombre de souris pour former les couples : ces souris, une fois devenues inutiles pour ce projet, seront mises à la disposition d'autres études nécessitant de tels animaux dans l’établissement. Nous réduirons davantage le nombre de souris nécessaires en imageant deux fois la même souris en cas de problème lors de l'acquisition de données IRM, au lieu d'utiliser une autre souris.

Raffinement

Les embryons de souris connaîtront soit un état inflammatoire, soit l'épuisement des cellules cérébrales anti-inflammatoires pendant un temps limité. Il est connu que cela ne cause aucune douleur. Les séances d'IRM seront sous sédation, avec un protocole déjà testé et publié par des équipes de recherche du monde entier. Avec la sédation, nous évitons le stress causé par la configuration contrainte du berceau d’IRM, tout en utilisant peu d'anesthésiques. Dans les cages, aucune restriction d'eau ou de nourriture n'est requise et des enrichissements, tels que des tubes en plastique et des roulettes pour courir seront fournis. Une inspection quotidienne plus précise que l’inspection habituellement faite en regardant les souris à l'intérieur de la cage, sera immédiatement commencée en cas de blessure, de maladie ou des signes de douleur. Dans ce cas, un score de santé a été défini, avec des points limites qui, s’ils sont atteints pour une souris, déclencheront automatiquement l'euthanasie. Seul le personnel formé à la manipulation des animaux réalisera les expériences et les souris seront inspectées par un vétérinaire en cas de besoin.

Choix des espèces

Pour les besoins de l'étude, il est essentiel de mener des expériences sur des animaux qui ont une placentation très proche celle de la femme. La présence d'une placentation « humaine » chez l'animal modèle sélectionné nous permettra d'étendre les résultats obtenus dans cette recherche, selon une approche translationnelle, à l'homme également. La souris constitue donc l'espèce animale au développement neurologique convenant le plus à l'étude décrite. Nous voulons évaluer l'effet de l'inflammation aiguë prénatale après le développement des animaux (souris de plus de 2 mois de ce fait).

84 souris subissent jusqu'à trois séances d'IRM de trois heures sous anesthésie, avec quatre prises de sang par séance dans l'une des procédures, et une partie d'entre elles reçoit pendant six semaines un régime riche en graisses. Elles sont utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré et toutes tuées à l'issue pour le prélèvement du cerveau, d'autres organes comme le tube digestif pouvant aussi être prélevés. Le but est de mesurer l'effet de l'inflammation cérébrale liée à ce régime sur l'activité et la connectivité du cerveau, en lien avec le comportement alimentaire. Le titre annonce une exposition à une "inflammation aigüe", et le résumé ne dit pas comment elle est provoquée, ni ce que contient la procédure 2, qui n'est pas décrite.

Objectifs

L'un des plus grands défis dans un environnement obésogène tel que nos sociétés modernes est la gestion du poids à long terme, la plupart des tentatives de perte de poids se soldant par une reprise de poids ultérieure (effet "yo-yo"). Le système nerveux central joue un rôle clé dans le maintien de la balance énergétique en régulant les apports (comportement alimentaire, incluant les dimensions homéostatiques et hédoniques) et les dépenses énergétiques. La plupart des études se sont intéressées à la régulation homéostatique du comportement alimentaire. De nombreuses études ont ainsi montré chez la souris mais aussi chez l’Homme qu’une exposition chronique à un aliment riche en lipides (connue pour conduire à terme à une surchage pondéral voire une obésité) conduit à des modifications neuro-anatomiques, une neuro-inflammation, et ce particulièrement au niveau de l’hypothalamus. Malgré l'accumulation de preuves révélant les interactions entre les régulations homéostatiques et non-homéostatiques du comportement alimentaire, des données manquent sur l’effet d’une exposition chronique à une alimentation hypercalorique sur les réseaux cérébraux sous-jacents. De plus peu de données existent concernant l’effet de la neuro-inflammation induite par un régime riche en lipides sur l’activité cérébrale.

Bénéfices attendus

Les données issues de ce projet contribueront à une meilleure compréhension de l’effet de la neuro-inflammation induite par le régime hyperlipidique sur l’activité cérébrale et la connectivité fonctionnelle et éclaireront sur les mécanismes cérébraux qui sous-tendent les modifications du comportement alimentaire (y compris dans l’addiction à la nourriture, le « binge eating » ou l’anorexie). De plus, l’approche par imagerie dans le modèle animal est non seulement une méthode non-invasive mais également une approche facilement transférable à l’Homme.

Procédures

Les souris seront soumises à des anesthésies pour l'acquisition par IRM. Une session d'acquisition durera au maximum 3h et une souris réalisera au maximum 3 sessions d'acquisition. Dans la procédure 1, des prises de sang seront effectuées pour mesurer la glycémie. Elles dureront quelques secondes et seront au nombre de 4 par session d'acquisition IRM pour chaque animal. Dans la procédure 3, une partie des souris sera exposée à un régime hyperlipidique pendant 6 semaines.

Impact sur les animaux

La prise chronique sur des temps longs (>8 semaines) d’un aliment HFD conduit à une prise de poids, des perturbations métaboliques et des modifications de l’activité locomotrice et potentiellement de l’humeur. La période d’exposition au HFD de 6 semaines dans notre projet perturbera le métabolisme des animaux (hyperlipidémie, résistance à l’insuline) mais n’altérera pas drastiquement, à ce stade, la qualité de vie des animaux. Les nuisances liées à l'IRM étant de nature sonores, des protections auditives en mousse seront positionnées dans le conduit auditif des animaux afin d'éviter une dégradation de leur audition.

Devenir

A l'issue des procédures les animaux seront mis à mort selon la réglementation en vigueur. Le contrôle de l'intensité de l'inflammation par des approches de biologie moléculaire nécessite le prélèvement du cerveau et donc l'euthanasie des animaux. D'autres organes pourront être prélevés pour des analyses tissulaires post-mortem complémentaires (par ex: tractus digestif). Un entraînement et le raffinement des gestes techniques employés seront réalisés en amont des prélèvements décrits précédemment.

Remplacement

Cette étude de mesure de la neuroinflammation, de l’activité cérébrale et la de connectivité fonctionnelle entre des structures cérébrales ne peut être réalisée in vitro ni modélisée in silico. En effet, le nombre, la complexité des structures cérébrales mises en jeu, leur activité et leurs interactions dans un contexte intégré ne permet pas de réaliser cette étude sur des modèles cellulaires qui sont insuffisamment représentatifs à l'heure actuelle. De plus, dans la perspective de pouvoir transposer les données générées dans cette étude à l'Homme, l'utilisation d'animaux présentant une bonne analogie fonctionnelle ainsi qu'une bonne homologie anatomique, physiologique et génétique avec l'Homme est requise. Dans cette étude, les travaux seront menés sur la souris.

Réduction

Le nombre d’animaux prévu a été déterminé grâce à des données publiées générées par les responsables du projet. Le nombre d’animaux prévu permet d’effectuer des analyses statistiques qui permettront de déterminer la pertinence de poursuite ou non de la méthode mise au point. Plus précisément, pour les différents paramètres d'imagerie considérés, des tests statistiques permettant une analyse temporelle et/ou de l'effet de traitements entre plusieurs groupes et/ou de l'effet sexe des animaux lors de mesures répétées en utilisant des tests paramétriques ou non paramétriques selon la distribution des données. Grâce à l'utilisation d'un suivi longitudinal (mesures répétées chez un même animal), le nombre total d'animaux inclus dans l'étude est réduit.

Raffinement

Les procédures expérimentales prévues sont non-invasives. Les prélèvements pour l’analyse histologique sont post-mortem. Le suivi du poids et une observation clinique quotidienne des souris permettront d’évaluer les points limites. La durée d’exposition à l’aliment HFD permet de limiter les conséquences négatives sur l’animal.

Choix des espèces

Le modèle souris est largement utilisé pour les recherches sur le comportement alimentaire, notamment dans l’obésité en raison de ses réponses reproductibles permettant une robustesse des résultats générés. L’abondance des données dans la littérature sur les mécanismes de régulation de la prise alimentaire dans cette espèce permet d’autre part le raffinement des méthodes (outils analytiques disponibles évitant la mise au point de certaines méthodes sur des animaux supplémentaires). Enfin, nous disposons déjà de données préliminaires sur ce modèle animal. Nous avons décidé de travailler sur individus « jeune adulte » âgées de 7-8 semaines pour éviter les effets liés au développement d’une part et au vieillissement d’autre part.

84 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Génétiquement modifiées, elles reçoivent par chirurgie stéréotaxique une inoculation cérébrale de trois formes d'alpha-synucléine agrégée, dont des extraits de cerveau de patient, pour comparer la maladie induite dans un modèle de Parkinson. Le porteur indique que l'inoculation conduit à une démarche saccadée et une perte d'équilibre, et que les souris sont mises à mort dès ces premiers signes pour éviter une paralysie du train postérieur. Il affirme que le projet "ne peut être réalisé qu'in vivo" et qu'aucune méthode alternative n'existe aujourd'hui.

Objectifs

Le but du projet est de comparer les caractéristiques de la maladie induite par trois formes d’alpha-synucléine de structures différentes au cours de passages successifs par inoculations dans un modèle de souris modifiées génétiquement. L’alpha-synucléine est la protéine majoritaire dans les lésions des maladies humaines associées (maladie de Parkinson et démence à corps de Lewy, atrophie multisystématisée), au sein desquelles elle se présente sous une forme agrégée. L’étude implique la caractérisation biochimique de l’alpha-synucléine agrégée, ainsi que la localisation et l’étude morphologique des dépôts de cette protéine dans le cerveau des souris.

Bénéfices attendus

Le projet vise à mieux connaître les relations entre les structures moléculaires de l’alpha-synucléine agrégée et les maladies associées à cette agrégation, par la description approfondie des lésions et des caractéristiques moléculaires observées lors de la maladie chez les souris.

Procédures

Les souris font l’objet d’une inoculation par stéréotaxie dans le cerveau de jeunes souris modifiées génétiquement (6-8 semaines) réalisée sous anesthésie générale et locale chez les 84 animaux prévus dans l’étude. L’intervention chirugicale dure 30 à 45 minutes.

Impact sur les animaux

L’inoculation d’extraits cérébraux des souris malades contenant l’alpha-synucléine agrégée, de trois origines distinctes (fibre synthétique, cerveau de souris modifiée génétiquement malade, cerveau de patient humain), est réalisée afin de mesurer le délai d’apparition des premiers signes cliniques moteurs, premier élément de caractérisation dans ce type d’étude. Ceux-ci se manifestent par une démarche saccadée de l’animal et une perte d’équilibre. La confirmation de ces anomalies de locomotion détermine la décision de mise à mort des animaux, avant la survenue d’une paralysie du train postérieur.

Devenir

Les animaux sont mis à mort à la fin du protocole d’expérimentation. En effet, l’inoculation d’alpha-synucléine altérée chez les souris modifiées génétiquement utilisées dans ce projet conduirait irrémédiablement à leur mort suite à la progression d’une paralysie. Leur mise à mort est ainsi réalisée dès l’apparition des premiers symptômes, permettant de leur éviter des souffrances ultérieures.

Remplacement

Le projet ne peut être réalisé qu’in vivo, visant à évaluer le délai d’apparition de signes cliniques neurologiques et à décrire l’extension et les caractéristiques des lésions du cerveau, ainsi que les altérations biochimiques de l’alpha-synucléine. Il n’existe pas aujourd’hui de méthode alternative permettant de remplacer l’expérimentation animale.

Réduction

Les lots expérimentaux sont constitués chacun de 14 souris adultes, mâles et femelles. Cet effectif permet de disposer du nombre d’animaux nécessaire et suffisant aux travaux de caractérisation fondés sur l’examen de la durée d’incubation de la maladie par un test Log-Rank, permettant de mesurer une différence de survie de l’ordre de 20-25%, de la distribution des différents types d’immunomarquages cellulaires et de la caractérisation biochimique de l’alpha-synucléine pathologique. Un lot de 14 souris permet de disposer d’au moins 6 souris, pour les analyses biochimiques et d’au moins 6 souris pour les analyses des lésions du cerveau, prélevés lorsque la maladie apparaît chez la souris. Ces effectifs permettent de déterminer par un test unilatéral si la moyenne des valeurs observées dans une situation est égale ou différente de la moyenne observée dans une autre condition. Les autres prélèvements (yeux, intestin, pancréas, sang) contribuent aux travaux menés au laboratoire sur les marqueurs périphériques de la maladie dans ce modèle de souris.

Raffinement

Pour les inoculations par voie stéréotaxique, l’anesthésie de la peau est réalisée afin de limiter la douleur du scalp. Ceci est réalisé dans le contexte d’un animal par ailleurs soumis à une anesthésie générale par la xylazine/kétamine dont le temps d’action est estimé à 4-5 h, permettant aussi de limiter la douleur post-opératoire. L’analgésie est prolongée par une injection sous-cutanée de buprenorphine. Les animaux sont maintenus en groupe et dans un environnement enrichi (igloos, nestlets ou sizzles) pendant toute la durée de l’expérimentation. Les souris sont suivies quotidiennement et de façon individuelle lorsque la maladie apparaît dans le lot expérimental. La maladie se manifeste d'abord par des signes de démarche saccadée et des troubles de l’équilibre dont la manifestation constitue le stade auquel les animaux sont mis à mort. La connaissance des zootechniciens concernant la symptomatologie et son évolution permet ainsi d’éviter que ces troubles évoluent vers une paralysie du train postérieur qui entraînerait des difficultés d’alimentation et un mal-être chez la souris. Une fiche individuelle de suivi pour chaque souris est renseignée, consignant les signes cliniques observés et justifiant la mise à mort de l’animal.

Choix des espèces

Le projet prévoit des inoculations dans le cerveau chez des souris, dans lesquelles l’expression de l’alpha-synucléine humaine mutée A53T permet les comparaisons des durées de survie et de la neuropathologie, en particulier suite à l’inoculation d’AMS. Les souris adultes, âgées de 6 à 8 semaines, permettent l’inoculation des extraits cérébraux dans une région précise du cerveau, et celles-ci qui sont ensuite entretenues et surveillées cliniquement jusqu’à l’apparition de la maladie caractéristique de cette lignée de souris, lors de laquelle elles sont mises à mort sous anesthésie générale par ponction ou perfusion intra-cardiaque sans réveil.