Troubles nerveux
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Etude de l’inhibition génétique de la phosphodiesterase 2A
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système nerveux
1 640 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère, la plupart tuées à l'issue, 320 issues de la création de lignée pouvant être gardées pour la reproduction. Certaines reçoivent l'injection de composés inflammatoires dans la patte, provoquant une douleur de 45 minutes à 4 heures, et 240 subissent une perfusion intracardiaque létale sous anesthésie. Les souris passent des tests sociaux et cognitifs du stade de souriceau à l'âge adulte, dont des tests d'anxiété et d'interaction sociale précédés de deux heures d'isolement. Le porteur affirme qu'aucune méthode in vitro ne remplace la souris et présente ce modèle génétique comme un "nouveau modèle de maladie du cerveau" pour l'autisme et le syndrome de l'X fragile.
Objectifs
Des mutations du gène PDE2A ont été découvertes chez des patients atteints d’autisme et de déficience intellectuelle, qui sont des maladies du développement du cerveau . La protéine PDE2A est très fortement exprimée dans le cerveau et a un rôle clé dans le développement des neurones, leur morphologie et fonctionnement. Ceci explique que des altérations de son niveau d’expression (trop ou trop peu de protéine) puissent avoir un impact négatif sur le fonctionnement neuronal et induire des maladies du cerveau. L'étude de la souris Pde2a +/- qui, comme les patients, a une quantité diminuée de PDE2A est donc une nécessité du point de vue comportemental puisqu’elle devrait représenter un nouveau modèle de maladie du cerveau. Le syndrome de l'X Fragile est une autre forme très fréquente de déficience intellectuelle et d’autisme . Ce syndrome est dû à l'absence de la protéine FMRP qui est fortement exprimée dans le cerveau. Elle module l’expression de plusieurs protéines qui sont donc déréglées (trop ou trop peu) dans le cerveau des patients X Fragile . Néanmoins, nous ne connaissons pas laquelle ou lesquelles parmi ces protéines est/sont responsable/s majoritairement de la maladie chez les patients X Fragile. En conséquence, il n'existe aucun traitement pour les malades X Fragile. Les souris qui n’ont pas FMRP sont le modèle animal du syndrome de l’X Fragile. Dans le cerveau de ces souris, la quantité de PDE2A est augmenté de 50%. Nous proposons de croiser les souris modèle du X Fragile ayant trop de PDE2A avec la lignée de souris qui ont moins de PDE2A dans le but d'obtenir une souris ayant un niveau de PDE2A normalisé . Si nous retrouvons une normalisation de la mémoire et du comportement social chez les souris que nous avons générées avec un niveau normalisé de PDE2A, nous pourrons conclure que l’augmentation de PDE2A est la cause principale de déficience intellectuelle et autisme chez les patients atteints du Syndrome de l’X Fragile. Des drogues qui permettront de réduire l’activité de PDE2A pourront donc être utile pour traiter les patients X Fragile. Une autre conclusion de ce travail sera aussi de prouver qu’une augmentation ou une réduction d’une protéine clé (comme PDE2A) dans la fonction du cerveau peut induire la même maladie du développement du cerveau.
Bénéfices attendus
Ce projet nous permettra de : 1) Caractériser d’un point de vue comportemental les souris ayant moins de PDE2A et de mettre à disposition de la communauté scientifique ce potentiel nouveau modèle de maladie du développement du cerveau. 2) Comprendre le rôle de l’augmentation de PDE2A dans la manifestation de la déficience intellectuelle et de l'autisme associé au syndrome de l'X Fragile. 3) Valider l’inhibition chronique de PDE2A comme traitement pour le syndrome de l'X Fragile.
Procédures
Différents tests sociaux et cognitifs seront réalisés ponctuellement et qui dureront, selon les tests, de 3 minutes à 2 heures. Ces tests se feront chez les souriceaux, à l'adolescence (un mois) et à l'âge adulte (dès deux mois) Pour les tests sur la douleur inflammatoire, des composés inflammatoires seront injectés en sous-cutané dans la patte de la souris. L'animal sera testé pendant 45 minutes. En terme de procédures chirugicales, certains animaux seront soumis à une perfusion intra-cardiaque, et une injection d'anesthésique et une d'antalgique seront effectuées sur chaque animal.
Impact sur les animaux
Les animaux seront soumis à des contentions manuelles plusieurs fois au cours de leur vie, que ce soit pour des pesées ou pendant les différents tests. Les tests comportementaux réalisés sont classiques et indolores, à l'exception des tests sur la douleur inflammatoire. Une douleur résulte de l'inflammation induite dans ces tests, mais sa durée est de 45 minutes à 4 heures selon le type de test. Concernant les autres tests, de l'anxiété peut être attendue lors des différents tests liée à un nouvel environnement notamment pour les tests d'anxiété ou lors de l'isolement dans l'actimètre ou pendant le test d'interaction sociale avec 2h d'isolement auparavant.
Devenir
Si les souris de la lignée nouvellement créée ne montrent aucune altération physique préjudiciable à l’animal (ce qui est attendu), les 320 animaux de cette création de lignée seront gardés en vie pour la reproduction. Dans le cas contraire, il seront mis à mort, nous récupérerons différents organes afin de déterminer les causes de cette altération, et les procédures comportementales ne seront pas réalisées. L'ensemble des animaux seront mis à mort à l'issue des procédures expérimentales. Nous récupérerons différents organes (cerveau, moelle épinière, surrénales, testicules et ovaires) afin de réaliser des études moléculaires. 240 de ces animaux subiront une perfusion intra-cardiaque, sous anesthésie générale, au cours de laquelle ils décèderont afin de pouvoir réaliser une étude sur les coupes de cerveau.
Remplacement
Avant de réaliser cette étude, nous avons préalablement travaillé sur des lignées cellulaires, ce qui nous a permis de confirmer le rôle de Pde2A et l'intérêt thérapeutique de son inhibition. Notre étude portant globalement sur des maladies du neurodéveloppement et sur le déficit intellectuel et les troubles du spectre de l'autisme, nous devons poursuivre ce projet directement chez la souris pour étudier les différents comportements associés à ces maladies afin de valider le rôle de PDE2A dans ce contexte et l'intérêt de son inhibition dans le syndrome de l'X fragile.
Réduction
Dans un objectif de réduction, nous analyserons nos résultats après chaque groupe expérimental. Si les résultats des 2 premiers groupes expérimentaux sont significatifs et identiques, nous n'utiliserons pas le 3ème groupe. De plus, les organes de tous les animaux utilisés au cours de ce projet seront récupérés pour réaliser des études moléculaires, ce qui évitera l'emploi d'animaux supplémentaires.
Raffinement
Les animaux seront stabulés dans des portoirs ventilés en groupes sociaux avec des congénères du même âge, et disposerons de plusieurs enrichissements (ouate, cabanes, bâtonnets à ronger). De plus, du personnel qualifié (zootechniciens) les surveillera et prendra les mesures nécessaire en accord avec des points limites établis et adaptés à chaque test. Lors des procédures chirurgicales, les animaux seront au préalable anesthésiés, accompagné d'un analgésique et d'un antalgique afin de réduire la douleur de l'animal.
Choix des espèces
Travailler avec des souris permet de comparer des individus dits « sauvages » dont l’ensemble des caractéristiques est connu, avec des modèles transgéniques disponibles, comme le modèle du syndrome de l'X fragile, aussi modèle d'autisme. De plus, le modèle murin permet d'étudier à la fois les comportements sociaux, cognitifs, anxieux ou sensori-moteurs que l'on peut retrouver chez les patients atteints de troubles du neurodéveloppement. Le syndrome de l'X Fragile est une maladie neurodéveloppementale, et les patients atteints d'une mutation sur le gène Pde2a présentent également des troubles du développement. Les animaux seront donc étudiés à différents stades du développement. Des tests seront réalisés au 7ème, 10ème et 14ème jour après la naissance, ce qui correspond à l'enfance chez l'humain. Puis nous réaliserons d'autres tests à 1 mois, ce qui correspond à l'adolescence. Enfin, nous réaliserons des tests à l'âge adulte d'une souris (à partir de 8 semaines). Cela permettra d'évaluer l'impact de l'extinction partielle du gène Pde2a au cours du développement, et d'identifier les moments clefs où la protéine PDE2A est impliquée dans la pathologie et où l'inhibition de Pde2 permettrait d'agir sur la pathologie.
Etude MicroCOG : rôle des microinfarctus dans la démence vasculaire chez le rat
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
195 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Tous subissent une chirurgie cérébrale sous anesthésie et une IRM, une partie enchaînant une batterie de tests comportementaux étalée sur trois semaines, dont le détail n'est pas précisé, pour modéliser une démence vasculaire par microinfarctus. Le porteur indique que les nuisances tiennent surtout à la chirurgie, douloureuse, et que l'IRM sous anesthésie peut provoquer détresse respiratoire et hypothermie. Il affirme qu'un tel projet de neurosciences intégratives ne peut être mené in vitro, le cerveau étant prélevé après la mise à mort.
Objectifs
L’incidence des démences augmente progressivement avec l’âge à partir de 65 ans et atteint 28,5% de la population après 90 ans, dont 20% des formes sont dites « vasculaires ». La démence vasculaire est caractérisée par un déclin lent et progressif de la mémoire, de la pensée, du jugement et de l’apprentissage, dû à un défaut d’apport sanguin. Diagnostiquée radiologiquement, la maladie vasculaire cérébrale comprends deux types de lésions tissulaires qui sont majoritairement retrouvées chez les patients atteints : (i) les micro-infarctus, et (ii) les lésions lacunaires, caractérisées par une absence de tissu. Les études post-mortem indiquent que 64% des patients déments vasculaires présentent ces lésions, contre 24% dans la population générale. Ces deux lésions sont engendrées par l’occlusion, transitoire ou définitive, d’artères cérébrales. Les vaisseaux concernés sont des artères qui partent de l’extérieur du cerveau (cortex) pour en gagner le centre, la substance blanche, constituée de faisceaux de fibres nerveuses. Outre les conséquences locales sur la structure cérébrale, les lésions entraînent chez l’Humain une désorganisation des tissus, une diminution des zones contrôlant les fonctions et des altérations du fonctionnement de certains structures. Les modèles génétiques de la maladie sont peu reproductibles et pas adaptés à l’étude radiologique. Les modèles préexistants comme les injections carotidiennes de particules synthétiques provoquent principalement des lésions lacunaires, et la destruction d'artères par laser nécessite une technologie peu accessible. Aussi, les objectifs du projet sont : (i) d'établir un nouveau modèle de microembolies (caillots sanguins) cérébrales chez le rat permettant la génération des microinfarctus, se rapprochant ainsi de la physiopathologie de la démence vasculaire humaine, et (ii) de comparer ce modèle aux données de la clinique humaine en imagerie par IRM, en histologie, par des tests de mémoire et de comportement (anxiété et dépression). Des outils pharmacologiques (antidépresseur, anxiolytique) seront administrés aux animaux pour ce dernier volet lors des tests de dépression et d’anxiété.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de mieux appréhender les mécanismes d'apparition des troubles fonctionnels, neurocomportemenaux et cognitifs dans la pathologie microembolique cérébrale, d'en évaluer leur rôles dans l'évolution vers la démence cérébrale, et d'y tester des approches thérapeutiques. Ce modèle à l'avantage d'utiliser des thrombus naturels, qui n'ont jamais été utilisés jusqu'à présent et se rapprochant donc de la clinique humaine.
Procédures
Tous les animaux subissent : une chirurgie sous anesthésie générale de 20 minutes, une IRM post-chirurgie d'une heure sous anesthésie générale, une ponction de LCR sous anesthésie léthale. Les animaux de la procédure 2 subissent, en sus : une batterie de test comportementaux répartis sur 3 semaines, à raison de 1 test par jour d'une durée variable de 10 à 120 minutes. Cette batterie est appliquée à J0 et à 3 mois post chirurgie; Une IRM d'une heure sous anesthésie générale. Pendant les tests comportementaux, 45 animaux receveront une dose unique de carbamazépine avant chaque test, 45 autres animaux receveront une dose unique de desipramine avant chaque test.
Impact sur les animaux
Les nuisances sur les animaux seront essentiellement dues à la chirurgie, qui entrainera une douleur, et la pathologie qui peut entrainer les troubles fonctionnels. L'imagerie en IRM sous anesthésie peut provoquer des détresses respiratoires et une hypothermie chez certains animaux. Les évaluations comportementales n'induisent pas de perturbation en elles-mêmes. De potentiels effets indésirables peuvent apparaitre en fonction des traitements administrés. Ils seront analysés au cas par cas.
Devenir
A la fin de chaque procédure, les animaux sont mis à mort afin de permettre le prélèvement du cerveau pour en étudier les modifications au niveau cellulaire et moléculaire.
Remplacement
Il s'agit d'un projet portant sur l'impact de microembolies sur le fonctionnement cérébral et l'apparition de toubles comportementaux, un tel projet de neurosciences intégratives ne peut pas être mené avec des méthodes alternatives in vitro et nécessite l'utilisation d'un modèle animal.
Réduction
L’ensemble des procédures expérimentales nécessaires à l’accomplissement de ces études requiert un nombre total de 195 animaux. Le nombre minimal nécessaire d'animaux a été défini pour assurer la validité scientifique et statistique des résultats (différences statistiquement observables entre les animaux traités et les animaux contrôles). Les études neurocomportementales et la réponse aux différentes conditions présentent une certaine hétérogénéité qui nécessite d'avoir un nombre d'animaux suffisant par lot ainsi que plusieurs lots pour valider les résultats. Les données et les analyses statistiques sont conformes aux recommandations sur la conception expérimentale et l'analyse en pharmacologie. L'utilisation de l'imagerie par résonnance magnétique permet un suivi non invasif des lésions et de fait, l'économie de 135 animaux.
Raffinement
Dans tous les cas, l'ensemble des procédures expérimentales sera réalisé en limitant au maximum (durée et intensité) toute douleur et/ou stress pour les animaux, et en étant particulièrement vigilant sur les points limites afin de respecter au mieux le bien-être animal. Les conditions d'hébergement sont optimisées avec un environnement contrôlé (température, pression, humidité de l'air), avec enrichissement. Des mesures de cocooning seront mise en place afin de diminuer au maximum la douleur, et l'anxiété des animaux. Des mesures de surveillances post-anesthésiques seront mise en place afin de s'assurer que les animaux ne présentent pas de stress majeur dans les 48 heures suivants la chirurgie à raison de 2 visites par jours, les animaux seront ensuites évalués une fois par jour. De potentiels effets indésirables peuvent apparaitre en fonction des traitements administrés. Ils seront analysés au cas par cas, et les animaux seront mis à mort en fonction des points limites décrits.
Choix des espèces
Les rongeurs sont des espèces très employées dans le cadre de l'étude des maladies neurodégénératives. Les caractéristiques anatomiques et physiologiques vasculaires sont similaires à celle de l'Humain. Les rats ont une taille d'encéphale permettant une étude approfondie en imagerie. Les animaux de la phase 1 de l'étude seront inclus à l'äge de 10 semaines. Les animaux de la phase 2 seront inclus à l'âge de 6 semaines. Compte tenu du conditionnement opérant d'un mois pour le test du Touchscreen, ils seront ainsi opérés à l'âge de 10 semaines.
Étude de l’efficacité de vecteurs viraux (AAV) sur un modèle d’épilepsie du lobe temporal (ELT) chez la souris SWISS
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
1 776 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Une épilepsie chronique leur est provoquée par des injections répétées, suivies d'une évaluation comportementale non précisée, d'une chirurgie d'injection intracérébrale, de l'implantation d'électrodes puis d'une perfusion terminale pour prélever l'encéphale, afin de tester une thérapie génique par vecteurs viraux. Le porteur décrit les crises comme "dommageables au bien-être animal" et prévoit une mise à mort dès l'atteinte d'un point limite. Les bénéfices annoncés pour les patients pharmacorésistants restent au stade de la preuve de concept préclinique.
Objectifs
L’épilepsie chronique représente une des causes majeures de troubles neurologiques dans le monde, dont le type le plus répandu est l’épilepsie du lobe temporal (ELT). Elle se caractérise par des crises récurrentes et spontanées provoquées par une hypersynchronie excessive et incontrôlée de l’activité neuronale. Les molécules pharmacologiques antiépileptiques actuellement utilisées visent essentiellement à soulager les symptômes associés à l'épilepsie chronique en réajustant l'équilibre entre excitation et inhibition de l'activité neuronale. Cependant, ces traitements n'agissent pas directement sur les processus sous-jacents responsables de la progression de la pathologie, dont l'origine provient souvent de gènes défaillants. Le projet a pour objectif de tester l'effet de nouveaux traitement basé sur la thérapie génique dans un modèle in vivo de souris reproduisant fidèlement les manifestations histologiques et comportementales d'ELT observés chez les patients. Le projet est focalisé sur l'une des structures du lobe temporal, l'hippocampe et/ou le cortex, qui jouent un rôle central dans la génération des crises d'épilepsie et les troubles du comportement associés. Ainsi, l'analyse des effets bénéfiques de la thérapie génique sur les souris épileptiques seront réalisés à partir d’analyse comportementales, électroencéphalographiques et histologiques.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d’apporter une preuve de concept de l’efficacité de nouveaux traitements basés sur la thérapie génique sur les troubles électroencéphalographiques, les troubles comportementaux associés et les altérations histologiques dans un modèle rongeur d'épilepsie du lobe temporal. Une fois la preuve de concept validée à partir de ces études pré-cliniques, ces nouvelles stratégies thérapeutiques pourront être proposées pour des essais cliniques chez des patients pharmacorésistants souffrant d'épilepsie chronique.
Procédures
Au cours de ce projet, les animaux subissent 4 types d’intervention. Durant la 1ère intervention du protocole, les souris subissent une série d'injections (4-6) par voie intrapéritonéale de plusieurs molécules afin d'induire un état d'épilepsie chronique (durée de l'intervention: 2h30-3h30 environ). Les animaux sont ensuite immédiatement hébergés dans les cages enrichies de manière individuelle pour toute la durée du protocole expérimental (i.e. 4 mois). Après une période de 2 mois, la seconde intervention consiste à effectuer l'évaluation comportementale des souris par des tests simples, spontanés, non-invasifs et non associés à une privation d'eau ou de nourriture (durée d’intervention : 20 min environ). Une semaine après, durant la 3ème intervention, ces mêmes souris subissent une chirurgie dans le but de réaliser des injections intracérébrales du composé thérapeutique à tester. Deux à trois semaines plus tard, les souris sont implantées avec une électrode afin de réaliser des enregistrements électroencéphalographiques. A la dernière étape du protocole expérimental, l'animal est euthanasié par une anesthésie profonde terminale (par perfusion transcardiaque : durée de 30 à 60 min) afin de prélever l'encéphale.
Impact sur les animaux
L’ensemble des nuisances ou effets indésirables attendus peuvent être résumés selon les points suivants: - Le maintien des souris de manière individuelle pour observation durant de 2h30 à 3h30 pouvant générer de l'inconfort et du stress – Des injections répétées en intrapéritonéal pouvant induire du stress et de la douleur ; afin de réduire la souffrance, la zone injectée est préalablement traitée en topique avec une crème anesthésiante de type emla® - L'expression de crises d'épilepsie, condition dommageable au bien-être animal - Des anesthésies et interventions chirurgicales (craniotomie) afin de réaliser des injections intracérébrales et d'insérer les électrodes d'enregistrement de l'activité cérébrale, avec le cas échant l'inconfort associé au réveil post-chirurgical et un risque infectieux – Les sutures de la peau du crâne pouvant provoquer des démangeaisons lors de la cicatrisation.
Devenir
Les animaux doivent être maintenus en vie jusqu'à la dernière procédure (terminale), de façon à ce que les données scientifiques soient recueillies, y compris les données histologiques post-mortem.
Remplacement
L'objectif du projet étant de tester l'efficacité du candidat médicament sur une échelle multidimensionnelle et notamment sur les mécanismes pathologiques handicapants (crises, altérations du comportement) de l'épilepsie du lobe temporal afin d'améliorer la qualité de vie des patients ainsi que sur les caractéristiques histologiques, il n'est donc pas possible de substituer les souris par des modèles alternatifs (e.g. modèles in vitro). De plus, les rongeurs sont un excellent outil pour l'analyse comportementale (mesures des performances cognitives, de l'humeur et sensorimotrices), et sont un très bon modèle animal pour analyser les mécanismes physiopathologiques à la base de maladies neurologiques humaines, en l'occurrence l'épilepsie du lobe temporal. En ce qui concerne cette dernière pathologie, les rongeurs reproduisent fidèlement les caractéristiques cardinales de ce type d'épilepsie chez l'homme.
Réduction
Le protocole choisi pour induire une épilepsie chronique est basé sur une méthodologie récemment raffinée et publiée ayant permis une forte diminution du taux de mortalité lors de l’induction de la pathologie. Cela permet donc d'augmenter très significativement le taux de réussite et de limiter de façon importante le nombre d'animaux utilisé. Par ailleurs, chaque lot de souris utilisé pour ce projet subit toutes les étapes expérimentales à savoir l'induction de l'épilepsie chronique, l'évaluation comportementale, les injections intracérébrales, les enregistrements électroencéphalographiques, ainsi que les prélèvements de l'encéphale. Cela permet de réduire le nombre d'animaux nécessaire et d'optimiser l'utilisation de chaque souris. Par ailleurs, le calcul du nombre de sujets nécessaires (calcul de N) est basé sur les données antérieures obtenues en prenant en compte les moyennes et déviations standards mesurées pour chaque paramètre. Ainsi, l'utilisation d'un design expérimental optimisé incluant des analyses statistiques appropriées permette de réduire le nombre d’animaux.
Raffinement
La planification séquentielle du travail avec réévaluation constante de la stratégie en fonction des résultats. L’utilisation d’un nombre minimal d’animaux par groupe en s’appuyant sur des données statistiques. L’analgésie locale et anesthésie générale au moment des chirurgies et mesures particulières pour en minimiser l’impact (administration d’anti-douleurs, réveil sous source de chaleur, réhydratation, gel hyper-nourrissant mélangé avec des croquettes accessibles à hauteur de souris, pesée, enrichissement de l’environnement…). Après l’induction de la crise, l'état de récupération dans les jours qui suivent est étroitement surveillé (récupération sous source de chaleur, réhydratation, gel hyper-nourrissant mélangé avec des croquettes accessibles à hauteur de souris, pesée et récupération comportementale, enrichissement de l’environnement…). Les animaux ayant subi une chirurgie et/ou présentant une épilepsie chronique sont maintenus dans des cages individuelles enrichies afin de diminuer le risque de blessures inter individus et les souffrances associées. La formation continue du personnel scientifique et de soin permet de repérer immédiatement les premiers signes cliniques d’inconfort chez les animaux. La mise en place d’une grille de suivi, ainsi que la prévision d’actions spécifiques dès les premiers signes d’inconfort ou de douleur (voire l’euthanasie, selon leur gravité) complètent le dispositif. Les animaux sont conservés le minimum de temps nécessaire au projet et des points limites spécifiques à chaque procédure sont appliqués tout au long du projet.
Choix des espèces
Les souris modèles d'épilepsie manifestent des symptômes comparables à ceux des patients souffrant d'épilepsie du lobe temporal (génération de crises, troubles cognitifs et de l'humeur) mais reproduisent également des manifestations histologiques d'épilepsie du lobe temporal (mort neuronale, remodelage anormal du réseau, etc.). Ils sont donc un excellent modèle pour cette pathologie humaine. En outre, l'utilisation spécifique de souris permet de tirer avantage de nombreuses lignées transgéniques ouvrant de nombreuses possibilités pour la poursuite du projet.
Modulation des niveaux de BIN1 et DNM2 dans le traitement de la maladie de Charcot-Marie-Tooth
- Recherche appliquée
- Troubles musculosquelettiques
- Troubles nerveux
Les souris qui perdent 20 % de leur poids en une semaine sortent du protocole, et une grille de score prévoit jusqu'à une "douleur intense", traitée par buprénorphine toutes les douze heures. 1 246 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à sévère, toutes tuées à l'issue, pour tester la modulation de deux gènes contre la maladie de Charcot-Marie-Tooth. Le projet utilise trois lignées qui présentent, selon le porteur, les anomalies de la myéline de cette maladie, et 584 souris reçoivent entre leur premier et leur vingt-et-unième jour des injections de virus, certaines dans le nerf sciatique sous anesthésie. À six mois puis à un an, 720 passent un test d'agrippement où l'expérimentateur tire sur la queue, un tapis roulant, un cylindre rotatif surélevé, une immersion de la queue dans un bain-marie et une plaque chauffée à 52 °C. Le porteur affirme que ces lignées ne présentent "aucun signe de douleur", et déclare un niveau de souffrance sévère pour une partie des souris.
Objectifs
Le but de ce projet est de développer une stratégie thérapeutique pour la maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT) en utilisant des modèles souris. La maladie se manifeste au début de l’enfance par une faiblesse musculaire distale, une perte sensorielle et un déficit de coordination évoluant vers une incapacité motrice chez les patients adultes. La CMT est caractérisée par des repliements complexes des gaines de myéline qui entourent et isolent les fibres nerveuses et une vitesse de conduction nerveuse réduite. Ces caractéristiques sont retrouvées chez les modèles souris de la CMT. Le but de notre étude est d'utiliser ces souris et de moduler l'expression de deux gènes impliqués dans une voie de signalisation associée à la CMT pour tenter d'atténuer les symptômes associés aux anomalies de la myéline. Nous réaliserons cette modulation par des techniques de croisement génétique ainsi que par l'injection de virus adéno-associés couramment utilisés dans la recherche médicale.
Bénéfices attendus
Ce projet va permettre de mieux comprendre quelle(s) voie(s) de signalisation sont impliquée(s) dans le dévelopement de la CMT. Une meilleure connaissance des processus moléculaires permettra de mieux comprendre la maladie et potentiellement de proposer de nouvelles thérapies plus ciblées.
Procédures
Pour réguler l'expression des gènes impliqués dans la voie de signalisation étudiée dans notre équipe, une partie de nos animaux (584 sur 1246) sera injectée (durée d'injection de quelques secondes) avec des virus adéno-associés entre le 1er et le 21ème jour après la naissance A soix mois et à un an, 720 souris (dont 360 injectés avec des AAV) seront soumises à une série de tests comportementaux pour évaluer la force musculaire, la coordination motrice, la sensibilité, ainsi que la conduction nerveuse. Pour évaluer la force musculaire, les souris sont placées sur la grille d'un dynamomètre et la force d'agripement sera mesurée. Pour évaluer la coordination motrice, les animaux se déplaceront sur un tapis roulant et sur un cylindre rotatif. Pour évaluer la sensibilité, les queues des souris seront mises dans un bain-marie et la latence d'enlèvement de la queue sera mesurée avec une durée limite du test de 20 secondes. Les animaux seront également placés sur une plaque chaude à 52°C et la latence de réaction sera notée avant de sortir l'animal avec un temps limite de 30 secondes. Pour évaluer la conduction nerveuse, la mesure de l'activité électrique musculaire des animaux se fera sous anesthésie générale.
Impact sur les animaux
Dans cette étude, nous utiliserons trois lignées de souris modèles de la maladie de Charcot-Marie-Tooth dont les caractérisations ont déjà été effectuées et les animaux ne présentent aucun signe de douleur et aucune incapacité locomotrice. Au vu des phénotypes observés chez les animaux Mtmr KO âgés (et donc montrant un pourcentage plus important des repliements de la myéline), nous n’anticipons pas que nos modulations d'expression des gènes de la voie de signalisation étudiée n'engendre de phénotypes plus grave qu’une diminution de la coordination motrice. Nous effectuerons néanmoins une étude des phénotypes dommageable sur ces animaux. Les nuisances ou effets indésirables causés par les différents tests phénotypiques sont les suivants : pour la mesure de force musculaire, l’expérimentateur tire progressivement la queue de l’animal agrippé sur la grille du dynamomètre afin d’obtenir la force développée par la souris. Pour la coordination motrice, le fait de se déplacer sur un cylindre rotatif surelevé engenre du stress physique chez l'animal. Pour les tests de sensibilité, la chaleur ressentie par l'animal engendre un stress physique. L’électromyographie sera réalisée sous une anesthésie générale. La chirurgie pour l’injection de virus adéno-associés au niveau du nerf sciatique sera réalisée sous une anesthésie générale, une antalgie en sous-cutané et en local sera réalisée avant et après la procédure.
Devenir
Nous feront une première étude préliminaire où les animaux seront euthanasiés à 6 mois pour étude histologique du nerf sciatique et vérification des phénotypes décrits dans la littérature scientifique. Nous nous formerons à l'injection intracérébroventriculaire et les animaux utilisés seront mis à mort le premier jour (P1) après formation. Nous nous formerons à l'injection intrathécale et les animaux seront euthanasiés 15 minutes après formation. Pour l'évaluation de phénotype dommageable et étude histologique à six mois après modulation de l'expression de Bin1 ou de Dnm2 par injection d'AAV, les animaux seront mis à mort entre 8 et 11 semaines, 2 mois après injection d'AAV pour étude histologique du nerf sciatique (signal GFP). Pour la caractérisation comportementale des animaux après modulation de l'expression de Bin1 ou de Dnm2 par injection d'AAV, les animaux seront mis à mort à 1 an après caractérisation comportementale pour étude histologique du nerf sciatique.
Remplacement
Le modèle souris étant physiologiquement et structurellement assez proche de l’Homme, il nous permettra d’étudier d’une part la physiopathologie de la maladie de Charcot-Marie-Tooth et d’autre part de mieux comprendre les voies de signalisation impliquée dans le développement de cette myopathie. De plus, une étude exclusivement réalisée sur des cellules ne pourrait pas se suffire à elle-même car les effets sur l’ensemble de l’organisme et l’évaluation de la force musculaire, de la coordination motrice et de la conduction nerveuse seraient impossibles à évaluer. Une étude sur culture de cellules mutantes ne peut être envisagée car les symptomes décrits ne se développeraient pas et la caractérisation du modèle serait alors impossible.
Réduction
Les études histologiques et procédures expérimentales seront réalisées avec un nombre d’animaux qui sera réduit au maximum pour obtenir une puissance statistique suffisante. Nos connaissances sur les modèles murins et les études réalisées sur d’autres thérapies montrent que 8 souris par groupe pour l'étude de phénotypes dommageables et 15 souris par groupe pour l'étude comportementale seront nécessaires pour obtenir une étude concluante avec des tests statistiques adéquats. Une première étude pilote sera réalisée à 6 mois avec un nombre réduit d'animaux. Nous effectuerons ensuite une étude de phénotypes dommageables et une étude histologique (8 animaux par groupe) à six mois. Nous réaliserons finalement une étude comportementale à 6 mois et 1 an tout en effectuant une étude histologique à 1 an (15 animaux par groupe).
Raffinement
Si des difficultés de locomotion apparaissent, de la nourriture sera placée dans la cage afin de soulager l’animal dans ses déplacements. Les souris seront hébergées par groupe de 2 à 5 par cage et la qualité de l’air sera assurée par une ventilation. Des nids seront disposés dans chaque cage avec un accès illimité à la boisson et à la nourriture. Le bien-être des animaux sera contrôlé quotidiennement afin de détecter au plus tôt les premiers signes de souffrance comme l’apathie, la prostration, l’abaissement des paupières et l’apparition d’une cyphose. Pour le nouveau-né, la souffrance sera évaluée visuellement : capacité à se retourner, couleur de la peau, capacité à se mouvoir. À partir du sevrage, une perte de poids de 20% en une semaine conduira à l’arrêt du protocole. La pesée des animaux sera réalisée 3 fois par semaine (lundi, mercredi et vendredi). En cas de douleur, et particulièrement après les injections intrathécales et intracérébroventriculaires, un analgésique pourra être administré (buprénorphine à la dose de 0.05 à 0.2 mg/kg selon l'intensité de la douleur) et l’étude pourra être prématurément stoppée. La douleur sera évaluée à l'aide d'un score. Niveau 1 : douleur légère, dans ce cas de la buprénorphine sera administrée quotidiennement par i.p. à dose de 0.05 mg/kg. Niveau 2 : douleur modérée, dans ce cas de la buprénorphine à dose 0.1 mg/kg sera administrée quotidiennement par i.p.. Niveau 3 : douleur intense, dans ce cas de la buprénorphine à dose 0.2 mg/kg sera administrée toutes les 12 heures. L'étude sera stopée prématurément si nécessaire pour éviter des douleurs aiguës pendant de longues périodes.
Choix des espèces
Afin d’évaluer et de comprendre les mécanismes moléculaires aboutissant à la maladie de Charcot-Marie-Tooth, nous avons besoin d'effectuer des expériences physiologiques in vivo. Ces mesures ne peuvent pas être réalisées sur d'autres espèces évolutivement plus éloignées de l’homme car la structure des nerfs est trop différente. D'une part, une étude exclusivement réalisée sur des cellules ne pourrait pas se suffire à elle-même car les effets sur l'ensemble de l'organisme et l'évaluation sur le bénéfice de la structure des fibres nerveuses, de la coordination motrice, de la sensibilité et de la vitesse de conduction nerveuse seraient impossibles à évaluer. D'autre part, une étude sur culture de cellules ne peut être envisagée car le phénotype pathologique ne se développe pas et le bénéfice sur les paramètres décrits ci-dessus ne peut être mesuré. Pour moduler l'expression des gènes de la voie de signalisation étudiée dans notre équipe, nous injecterons des virus adéno-associés chez des animaux âgés entre 1 et 21 jours selon la voie d'administration choisie pour cibler les cellules de Schwann avant l'apparition des symptomes. Les défauts de myélinisation s'aggravent avec l'âge des animaux modèles de la maladie de Charcot-Marie-Tooth. Nous voulons donc réaliser une première étude histologique à 6 mois, âge auquel 10% des fibres présentent des défauts de myéline chez les animaux modèles de la CMT. Nous réaliserons ensuite une étude comportementale suivie d'une étude histologique à 12 mois, âge auquel les animaux modèles de la CMT présentent des déficits de coordination motrice et de vitesse de conduction nerveuse.
Mécanismes de récupération de l’héminégligence chez le singe écureuil
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Pour chercher comment le cerveau récupère d'une héminégligence, perte de perception d'une moitié du champ visuel après un AVC, 15 singes écureuils vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue pour le prélèvement de leur cerveau. Tous ont déjà subi des procédures légères dans un projet antérieur. Dix d'entre eux subissent une lésion chirurgicale du cerveau sous une anesthésie pouvant durer huit heures, et jusqu'à trois singes du groupe témoin reçoivent, après retrait d'une partie du crâne, un dispositif de fixation de la tête, avec jusqu'à quatre chirurgies chacun. Tous passent jusqu'à quatre IRM et des enregistrements cérébraux sous anesthésie, et les singes implantés en font aussi éveillés, pendant des tests visuels que le résumé ne détaille pas. Les singes lésés sont tués trois ou douze mois après la lésion. Le porteur écrit que chez les primates la récupération est "rapide et spontanée", grâce à un mécanisme "qui n'existe pas chez l'être humain", et juge pourtant le primate non-humain le plus "pertinent" pour une transposition à l'humain.
Objectifs
Une très large majorité des cas d’accident vasculaire cérébral droit montre des troubles de la perception consciente qui conduisent à des symptômes neuropsychologiques handicapants tels que l’héminégligence. Ce trouble se caractérise par une perte de la perception de la moitié du champ visuel. Les patients héminégligents semblent vivre dans un monde amputé d’une moitié ; ils ne mangent pas la partie gauche de leur plat, ne voient pas les obstacles situés sur le côté gauche, mais plus important encore, la vie quotidienne d’un patient héminégligent présente plusieurs dangers, qui incluent des risques d'accidents de la route et des chutes graves. Seulement 40% des patients héminégligents récupèrent une capacité visuelle normale dans les 6 mois qui suivent leur accident vasculaire. Cela signifie que chaque année, 480.000 nouveaux patients européens resteront héminégligents, ce qui nuit à leur qualité de vie et les empêche de retourner au travail. Il a récemment été démontré qu'une bonne communication entre deux aires du cerveau (le lobe frontal et le lobe pariétal) est essentielle à la récupération de l’héminégligence. Cependant, chez l’animal, la récupération de l’héminégligence est rapide et spontanée même dans les cas de coupure de communication entre ces deux régions du cerveau. Les primates utilisent donc un mécanisme de récupération qui n’existe pas chez l’être humain. C’est pourquoi ce projet propose d’étudier la récupération de l’héminégligence chez le primate afin de découvrir de nouvelles pistes thérapeutiques chez l’être humain.
Bénéfices attendus
En étudiant la récupération de l’héminégligence chez le primate, ce projet a pour objectifs de mieux en comprendre les mécanismes et ainsi d’en déduire de nouvelles pistes thérapeutiques. A terme un traitement pourrait améliorer la récupération des patients souffrant d’héminégligence suite à un accident vasculaire cérébral. De plus, en validant l'utilisation du primate comme modèle d’héminégligence et en proposant des tests d’évaluation de ce trouble adaptés, notre étude apporte une base indispensable aux tests de traitements pharmacologiques. Cette étape est nécessaire avant la mise en place des essais chez l’être humain. Cela représente un gain de temps important dans le processus de développement d’éventuels traitements.
Procédures
• Imagerie à Résonnance Magnétique (IRM) : Les 15 animaux (le groupe contrôle et les deux groupes lésés) réaliseront au maximum 4 IRM (séquences complètes) avec une durée d’anesthésie maximale de 7 heures pendant toute la durée du projet. • Afin de maintenir la tête des animaux pendant les enregistrements, un dispositif doit être implanté sur la tête de l’animal. Ce dispositif comprend également une chambre d’enregistrement dans laquelle une partie du crâne a été retirée pour permettre l’enregistrement de l’activité cérébrale. Cette chirurgie aura lieu une fois pour 1 à 3 animaux du groupe contrôle avec une durée maximale d’anesthésie de 8 heures. Afin d’éliminer la douleur durant la chirurgie et après l’opération, les animaux recevront des anti-douleurs. Il est possible que d’autres chirurgies soient effectuées (3 au maximum par animal) dans le cas où l’animal perdrait le dispositif ou si les soins d’entretiens deviennent difficiles. Ces 1 à 3 animaux du groupe contrôle auront ainsi au maximum 4 chirurgies (1 pour la pose de la chambre d’enregistrement/retrait d’une partie du crâne, 1 pour la remise en place du dispositif et 2 pour entretiens du dispositif). • Afin de créer le trouble de l’héminégligence, une lésion chirurgicale du cerveau est réalisée durant une chirurgie chez 10 animaux (les 2 groupes lésés) avec une durée d’anesthésie maximale de 8 heures. Afin d’éliminer la douleur durant la chirurgie et après l’opération, les animaux recevront des anti-douleurs. • Les animaux implantés du dispositif d’observation (3 animaux du groupe contrôle) participeront à des enregistrements de l’activité du cerveau et des neurones pendant qu’ils réalisent des tests visuels. Ces enregistrements dureront au maximum 2 heures sur une période comprise entre 3 et 12 mois. • Les animaux anesthésiés (15 animaux) participeront à des enregistrements de l’activité du cerveau. Ces enregistrements dureront au maximum 2 heures sur une période comprise entre 3 et 12 mois. • Les animaux (15 animaux) seront euthanasiés. Les deux groupes ayant eu une lésion (2 groupes de 5 animaux chacun) seront euthanasiés respectivement 3 et 12 mois après la lésion. Le groupe contrôle (5 animaux) seront euthanasiés après que l’euthanasie des deux autres groupes ait été réalisée.
Impact sur les animaux
Il est attendu que la lésion réalisée induise une perception altérée de la moitié de leur vision et impacte leur comportement (déplacement et alimentation difficiles pouvant entraîner une perte de poids). Les animaux ayant eu une chirurgie (retrait d’une partie du crâne, lésion et pose de chambre d’enregistrement/système de fixation de la tête) pourront ressentir de la douleur à la suite de la chirurgie. La chirurgie peut, dans certains cas, causer une accumulation de liquides et/ou abîmer la couche de tissu protectrice du cerveau. Les animaux soumis à une anesthésie pourront présenter des difficultés à se déplacer (de 1 à 4 jours). L’implantation d’une chambre d’enregistrement/système de fixation de la tête peut induire une difficulté à se déplacer et des collisions à cause de l’encombrement (pendant quelques jours avec une variabilité individuelle). L’isolement nécessaire aux tâches comportementales peut induire un stress chez l’animal concerné. Celui-ci peut notamment se manifester par des stéréotypies (gestes répétitifs, rythmés sans but apparent) ou des dépilations. Suite à des bagarres, une chute ou un choc, l’animal pourrait perdre son dispositif composé de la chambre d’enregistrement et du système de fixation de la tête. L’installation de la chambre d’enregistrement peut faciliter une infection.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés à l’issue des procédures afin de pouvoir effectuer différents prélèvements (cerveau…) pour des analyses post-mortem.
Remplacement
Ce projet a pour objectifs de comprendre et de manipuler à des fins thérapeutiques les processus de récupération du cerveau suite à un accident vasculaire chez le primate. Ces processus sont complexes ce qui rend difficile/impossible à l’heure actuelle leur modélisation. Dans ce contexte, il est impossible de remplacer l’utilisation d’animaux vivants par des méthodes alternatives. Par ailleurs, il est indispensable d’obtenir des données d’études sur les modèles animaux avant de pouvoir tester de nouvelles approches thérapeutiques chez les patients humains. Le modèle animal et en particulier l’utilisation du primate non-humain est donc le plus pertinent pour espérer une transposition à l’homme la plus fiable possible.
Réduction
La taille des groupes et le nombre total d’animaux nécessaire pour cette étude a été déterminée par des calculs de puissance. Il a été ainsi établi que 3 groupes de 5 animaux pour 15 animaux au total seraient essentiels pour la réalisation de ce projet. Des tests statistiques seront nécessaires pour obtenir une interprétation fiable des résultats. Tous les animaux de ce projet ont déjà réalisé des procédures de classe légère lors d’un précédent projet validé par le comité d’éthique et ayant obtenu un agrément.
Raffinement
Etat Général : - Entraînement des animaux avec renforcement positif (récompense) pour créer une routine qui limite les contentions et le stress lors des manipulations et les tâches demandées. - Adaptation de l’hébergement, de l’enrichissement et l’alimentation pour stimuler les animaux (recherche nourriture, jeux, vidéo…) et limiter les comportements anormaux (mouvements répétitifs, immobilité…). Chirurgies et IRM : - Actes réalisés sous anesthésie générale avec la mise en place d’anti-douleurs adaptés (avant, pendant et après l’opération), surveillance accrue de l’animal anesthésié pour éviter toutes les complications (déshydratation, baisse de la température, rythmes cardiaque et respiratoire, infection…). Ces risques sont bien identifiés et une réponse est apportée à chaque point. Par exemple : tapis chauffant pour la température, gel ophtalmique pour l’hydratation des yeux, désinfection et utilisation de matériel stérile pour éviter l’infection, anesthésique local pour l’intubation et l’installation des barres d’oreilles (dispositif de maintien de la tête fixe), intubation pour sécuriser la respiration, matériel chirurgical permettant d’avoir un geste précis et en limitant les saignements… - Le dispositif implanté sera le plus petit possible pour le confort de l’animal et limiter la gêne. Il sera posé dans des règles strictes d’asepsie… - Limitation des IRM à une fois toutes les 2 semaines. Post-opératoire : - A chaque anesthésie, la récupération de l’animal doit être complète avant la poursuite du reste du projet. - Après lésion, les animaux sont hébergés par 2 dans des cages ajustables pour prévenir les chutes. Ces cages conservent des aménagements permettant une stratification de l’espace tout en préservant l’animal des risques de chute. Une alimentation riche pourra être proposé pour faciliter la récupération. - Suite aux différentes chirurgies, les comportements alimentaires et sociaux des animaux peuvent être modifiés, ils feront donc l’objet d’une surveillance augmentée. Des observations post-anesthésie et post-chirurgie régulières et rigoureuses seront faîtes pour détecter le moindre inconfort de l’animal. Points scientifiques : - Dès que les données permettant de répondre à nos questions scientifiques seront obtenues, les expérimentations impliquant les animaux seront arrêtées.
Choix des espèces
La complexité des processus de récupération d'un accident vasculaire cérébrale rend indispensable d’utiliser un modèle suffisamment proche de l’Homme pour tester ensuite de nouvelles stratégies thérapeutiques. Le primate non-humain est ainsi un modèle particulièrement approprié pour notre étude. De plus, les capacités d’apprentissage des singes permettent la réalisation de tâches comportementales similaires à celles réalisées par l’Homme. La complexité du cerveau rend difficile/impossible à l’heure actuelle, la modélisation de ces processus. Il est primordial d’étudier ces aspects dans un modèle primate non-humain. Il y a plusieurs raisons motivant le choix du singe écureuil par rapport à d’autres espèces de primates : Le choix de cette espèce a été fait car le singe écureuil est plus facile d’accès et est particulièrement adapté à ce genre d’étude en comparaison du macaque. La taille de cette espèce est un paramètre intéressant puisqu’il permet d’utiliser des appareils IRM plus puissants dont le diamètre d’entrée est plus petit. De plus, le choix ne s’est pas porté sur les rongeurs car contrairement aux primates non humains, les rongeurs ne semblent pas présenter de symptômes d’héminégligence. Par ailleurs, nous n’avons pas choisi le macaque car il a été démontré qu’une lésion de la zone cérébrale causant le trouble de l’héminégligence chez cette espèce induisait des symptômes qui pouvaient perdurer plusieurs mois, voire même plusieurs années. Ces différents points expliquent les raisons pour lesquelles nous avons décidé d’utiliser le modèle du singe écureuil pour ce projet. Les animaux utilisés seront tous adultes (âge supérieur à 3 ans). Étant donné que l’âge est un facteur de risque pour les accidents vasculaires cérébraux, nous utiliserons des animaux les plus âgés possibles. En effet, il a été observé chez d’autres espèces de primates que par rapport aux plus jeunes, les animaux âgés étaient plus sensibles à la lésion et que le syndrome obtenu était généralement plus stable.
Développement d’outils moléculaires permettant l’amélioration des processus cognitifs dans un modèle de souris Alzheimer
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
2 496 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une chirurgie cérébrale pour injection virale, avec douleur post-opératoire, puis une restriction alimentaire faisant perdre 10 à 15 % de leur poids pour les motiver aux tests de mémoire. Le porteur teste des molécules censées retarder le déclin cognitif dans un modèle de maladie d'Alzheimer, les pistes thérapeutiques restant attendues. Il indique que l'évaluation de la mémoire ne peut se faire que sur des animaux.
Objectifs
L’hippocampe est une des premières structures cérébrales atteintes dans la maladie d’Alzheimer. Une dysfonction de ce dernier entraîne des troubles de la mémoire épisodique, celle qui permet la mémorisation de nos expériences passées. Deux processus cognitifs sous-tendent cette mémoire : le pattern separation – qui permet la discrimination de deux souvenirs plus ou moins similaires – et le pattern completion – qui permet de reconstruire une information globale à partir de souvenir partiels. Des défauts en pattern separation et pattern completion ont été observés chez des patients atteints de la maladie d’Alzheimer ainsi que chez les modèles animaux de cette pathologie. Notre équipe a récemment découvert des molécules permettant d’améliorer le pattern separation et du pattern completion, chez la souris non-transgénique, sans aucun effet délétère. A la suite de cette découverte, nous souhaitons les utiliser afin d’améliorer le pattern separation et le pattern completion dans un modèle de souris Alzheimer. L'objectif de ce projet est de tester si ces nouvelles molécules permettent de retarder le déclin cognitif des souris modélisant la maladie d’Alzheimer.
Bénéfices attendus
Nos résultats préliminaires montrent que les souris non-transgéniques injectées avec un virus permettant d’exprimer une molécule candidate, ont une amélioration du pattern separation par rapport aux souris non-injectées. Ainsi, en injectant les souris modélisant la maladie d’Alzheimer (MA) avec ce même virus, nous espérons retarder leur déclin cognitif. En utilisant d’autres constructions virales liées à cette molécule candidate, nous souhaitons restaurer à la fois le pattern separation et le pattern completion chez les souris modélisant la MA. Ce projet permettra donc la caractérisation et l’utilisation de molécules pouvant retarder le déclin cognitif, nous offrant de nouvelles pistes thérapeutiques. En fonctions des résultats obtenus, nous pourront développer une meilleure connaissance des mécanismes moléculaires et cellulaires engagés dans la maladie d’Alzheimer (MA). Il est à noter que les virus utilisés servent uniquement à faire exprimer une molécule dans une zone précise du cerveau et n’ont aucun effet nocif ou délétère sur les animaux.
Procédures
Nous souhaitons retarder le déclin cognitif de souris modélisant la maladie d'Alzheimer en injectant directement dans le cerveau des virus non-infectieux qui vont permettre l'expression de molécules candidates. Pour ce faire, les animaux seront injectés sous anesthésie avec un volume très restreint de virus. La durée de la chirurgie est d'environ 40 minutes. Une fois injectés, les capacités cognitives des animaux seront testées quotidiennement avec des tests comportementaux non-aversifs. Le cerveau des animaux sera finalement prélevé pour vérifier la localisation de l'injection et la présence de la molécule candidate.
Impact sur les animaux
Nous devons pratiquer une chirurgie stéréotaxique nous permettant d’injecter des virus dans une zone très précise du cerveau, particulièrement touchée dans la maladie d’Alzheimer. Cette méthode est stressante pour les animaux et entraîne une douleur post-opératoire pendant environ 48h. L’évaluation des capacités cognitives de nos souris nécessite l’utilisation de tests comportementaux. Nous avons deux tests non-aversifs basés sur le principe de récompense qui nécessite une restriction alimentaire, afin de motiver nos animaux à apprendre ces tests. Cette restriction alimentaire entraine une perte maximale de 10 à 15% du poids initial des souris, privation classiquement utilisée dans ce test, qui peut entraîner un stress léger mais ne met pas en péril le bien-être des animaux.
Devenir
Les animaux injectés passés en tests expérimentaux ne seront pas gardés en vie à la fin de l'expérience et seront utilisés pour des analyses biochimiques ou histologiques.
Remplacement
Ce projet s’intègre dans un projet plus global combinant différents travaux de recherche complémentaires réalisés dans le laboratoire. Beaucoup d’études « in-vitro » sont donc effectuées sur des cellules en amont de l’utilisation de lignées d’animaux pour limiter au maximum leur utilisation. L'évaluation de la cognition et de la mémoire doit se faire via des études comportementales qui ne peuvent se faire que sur des animaux. De plus, les modèles de souris Alzheimer que nous utilisons dans ce projet sont bien référencés et caractérisés.
Réduction
Afin d’utiliser le nombre minimal d'animaux mais de garantir la validité scientifique et statistique des résultats, nous avons évalué via la bibliographie et une étude empirique qu’un nombre minimum de 15 animaux par groupe est nécessaire pour nos tests comportementaux et que 6 animaux par groupe étaient nécessaire pour nos analyses morphologiques et biochimiques.
Raffinement
Pour améliorer au maximum le bien-être des animaux, toutes les mesures sont mises en place tout au long du projet. Le transport est réalisé plusieurs jours avant le début des expérimentations, pour permettre une acclimatation des animaux à leur nouvel environnement et réduire le stress du transport. Les animaux sont élevés en cage collective enrichie avec un nid végétal, sont surveillés régulièrement et des points limites suffisamment précoces ont été mis en place. De plus concernant la chirurgie, un anti-inflammatoire et un anesthésique local sont administrés avant la chirurgie ainsi qu’un analgésique et anesthésique (gazeux) pendant la chirurgie. Nous effectuons également un suivi post-opératoire biquotidien pendant 48h (weekend compris), pour lequel nous avons établi des points limites précoces et des mesures conservatoires adaptées à chaque point limite. Concernant les tests comportementaux (non-aversifs en eux-mêmes) nous devons effectuer une restriction alimentaire chez nos animaux, entraînant une légère perte de leur poids initial.
Choix des espèces
Nous avons choisi d’utiliser la souris, animal pour lequel la manipulation génétique est possible, ce qui permet de produire des modèles mimant les pathologies humaines telles que la maladie d’Alzheimer. De plus, notre laboratoire possède une expertise et le matériel nécessaire pour étudier la mémoire et la cognition chez la souris, ce qui facilitera la mise en place des tests comportementaux chez ces lignées murines. Nous souhaitons évaluer les souris modélisant la maladie d’Alzheimer et leurs contrôles à plusieurs stades de développement afin de 1. Caractériser leur déficit en pattern separation et pattern completion et 2. Tester nos molécules candidates afin de stopper ou retarder ces déficits en intervenant à un âge précoce de la maladie d’Alzheimer. Ainsi, nous utiliserons des souris à deux stades de développement (âge précoce : 4-7 mois ; âge tardif : > 7 mois).
Etudes et modulations pharmacologiques des mécanismes liant les troubles métaboliques au déclin cognitif sur un modèle murin
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
1 840 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Soumises à un régime gras sur douze mois, elles subissent des prélèvements sanguins rétro-orbitaux tous les trois mois, un test de tolérance au glucose, une batterie de tests comportementaux non détaillés et, pour certaines, une injection stéréotaxique dans le cerveau. Le porteur indique que le régime peut être mal toléré et que la stéréotaxie ou l'IRM sous anesthésie peuvent provoquer détresses respiratoires et hypothermie. Toutes les souris sont tuées pour prélever le cerveau et réaliser des études histologiques.
Objectifs
Le déclin cognitif est un processus naturel survenant avec le vieillissement. Néanmoins il peut être accéléré et aggravé par la présence de troubles métaboliques, particulièrement lorsque ceux-ci sont présents à un âge moyen. Nous avons montré précédemment sur notre modèle à long terme (12 mois) l'apparition progressive de troubles métaboliques en réponse à un régime enrichi en gras (hypercholestérolémie, intolérance au glucose, hyperglycémie de stade prédiabétique, stéatose, augmentation de la graisse viscérale). Des altérations de la flexibilité de la mémoire, de la mémoire de reconnaissance visuelle ainsi que des altérations fonctionnelles des vaisseaux cérébraux de surface et intraparenchymateux ont été observées de manière concomittante et étroitement corrélées à l'augmentation de la graisse viscérale. Notre hypothèse est qu'une altération du couplage entre activité neuronale et réactivité vasculaire pourrait participer à la mise en place du déclin cognitif, vulnérabiliser le tissu cérébral et favoriser l'évolution vers la démence.
Bénéfices attendus
Ce projet a l'avantage de proposer un modèle murin totalement maitrisé au laboratoire mimant la mise en place progressive de troubles métaboliques. Ce profil pathologique est souvent retrouvé en clinique humaine et les médecins sont parfois indécis quant à la prise en charge de ces troubles, d'autant plus quand ceux-ci sont associées. Grâce à cette étude, nous pourrons mieux comprendre les mécanismes d’action et les conséquences observées, et envisager des projets de recherche translationnels avec la clinique.
Procédures
La mise en place des troubles métaboliques chez les souris sera évaluée par des dosages plasmatiques des marqueurs standard (cholestérol, triglycérides, glycémie, leptinémie et insulinémie). Des prélèvements sanguins seront effectués tous les 3 mois de 0 à 12 mois de régime au niveau du sinus rétro-orbital, après anesthésie des animaux pendant 10 minutes. En parallèle, un test de tolérance oral au glucose sera effectué sur une durée de 2 heures. Les souris seront mises à jeun 6h avant l'expérience. Tous les animaux sont évalués d'un point de vue comportemental par une batterie de tests aux différents temps d'intérêt. Avant la mise sous régime, certains animaux subiront une injection stéréotaxique d'AAV permettant de cibler les neurones glutamatergiques pour les mettre en évidence lors des expérimentations électrophysiologiques ultérieures (intervention de 30 minutes/souris). Enfin, à tous les temps d'intérêt, certains animaux subiront une anesthésie de 15 minutes pour la mesure du débit sanguin cérébral par laser Doppler en réponse à une stimulation des vibrisses et d'autres animaux subiront une anesthésie de 30 minutes pour la réalisation des séquences d'IRM.
Impact sur les animaux
La mise en place d'un régime HFD peut être mal tolérée par certains animaux et entrainer de l'inconfort. Les injections en stéréotaxie ou l'imagerie en IRM sous anesthésie peut provoquer des détresses respiratoires et une hypothermie chez certains animaux. Les évaluations comportementales n'induisent pas de perturbation en elles-mêmes. De potentiels effets indésirables peuvent apparaitre en fonction des traitements administrés. Ils seront analysés au cas par cas.
Devenir
A l'issue des différentes procédures tous les animaux seront mis à mort après les évaluations comportementales aux différents temps d'intérêt. Le cerveau sera ensuite prélevé dans le but de réaliser des études histologiques et immunohistochimiques.
Remplacement
L’expérimentation proposée vise à comprendre les mécanismes d'apparition du déclin cognitif induits par des désordres métaboliques dans un contexte sans facteurs confondants. Il s’agit de l’étude d’un modèle physiopathologique faisant appel à de nombreux types cellulaires et à de nombreux mécanismes donc la complexité et la cinétique ne peuvent être reproduites in vitro. Les évaluations cognitives ne peuvent se faire que sur l'animal.
Réduction
L’ensemble des procédures expérimentales nécessaires à l’accomplissement de ces études requiert un nombre total de 1840 animaux. Le nombre minimal nécessaire d'animaux a été défini pour assurer la validité scientifique et statistique des résultats (différences statistiquement observables entre les animaux traités et les animaux contrôles). Les études comportementales et la réponse aux traitements présentent une certaine hétérogénéité qui nécessite d'avoir un nombre d'animaux suffisant par lot ainsi que plusieurs lots pour valider les résultats. Les données et les analyses statistiques sont conformes aux recommandations sur la conception expérimentale et l'analyse en pharmacologie (Curtis et al, 2018). Ainsi, des études statistiques seront réalisées à l'aide de tests paramétriques ou non paramétriques selon la normalité de la distribution. Pour l'ensemble de ces analyses, les différences seront significatives lorsque p≤0,05.
Raffinement
Dans tous les cas, l'ensemble des procédures expérimentales sera réalisé en limitant au maximum (durée et intensité) toute douleur et/ou stress pour les animaux. Les animaux seront surveillés quotidiennement et une vigilance particulière sera réalisée sur les points limites afin de respecter au mieux le bien-être animal. Selon les critères observés et la cause identifiée, les animaux seront soit isolés et soignés, et/ou recevront un traitement analgésique ou seront euthanasiés dans une salle dédiée. La structure BEA ou le vétérinaire référent seront sollicités pour avis si besoin. Les conditions d'hébergement sont optimisées avec un environnement contrôlé (température, pression, humidité de l'air) et de l'enrichissement dans les cages.
Choix des espèces
Le projet est basé sur l’évaluation de marqueurs métaboliques, biologiques et comportementaux et sur l’observation de l’impact d’un traitement pharmacologique ou nutraceutique. L’utilisation d’animaux est donc requise. Notre laboratoire travaille depuis de nombreuses années sur les rats et les souris et nous disposons d’outils fiables et de protocoles bien validés pour l’imagerie, les tests comportementaux, l'électrophysiologie, la réactivité vasculaire, l’histologie, les marquages et les dosages. Les souris C57Bl6/j mâles sont reconnues comme étant des animaux particulièrement sensibles à un régime enrichi en gras. Les souris seront soumises à un régime enrichi ou non à partir de l’âge de 8 semaines, âge le plus couramment utilisé dans la littérature pour induire des troubles métaboliques chez ces souris.
Enzymotherapie par encapsidation cellulaire dans le modèle murin de la leucodystrophie métachromatique
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
384 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Génétiquement modifiées pour reproduire la leucodystrophie métachromatique, une maladie neurodégénérative infantile, elles reçoivent par chirurgie un implant sous-cutané de cellules encapsulées et jusqu'à six prélèvements sanguins mensuels, puis sont euthanasiées pour analyses post-mortem. L'étude évalue une enzymothérapie visant les patients déjà symptomatiques, pour lesquels il n'existe à ce jour aucun traitement. Le porteur affirme qu'il n'existe pas de modèle in vitro et que la souris est la "seule espèce" pour laquelle un modèle de cette maladie a été créé.
Objectifs
La leucodystrophie métachromatique (MLD) est une maladie neurodégénérative héréditaire conduisant à une perte de myéline (isolation de la gaine nerveuse) qui s’accompagne de signes cliniques très sévères cognitifs et moteurs chez le jeune enfant avec une aggravation très rapide et un décès des patients. De nos jours la majorité des patients atteints de MLD sont diagnostiqués lorsque leurs symptômes sont déjà bien installés (patients symptomatiques). Les traitements actuels, présentent de bons résultats pour les enfants traités en présymptomatique mais restent inefficaces une fois les symptômes présents. L’enjeu pour cette maladie est donc de trouver des traitements pouvant agir sur les patients symptomatiques et notamment sur l'inflammation cérébrale, une composante majeure de la maladie. Nous proposons d’évaluer l’efficacité d’une nouvelle thérapie pour le traitement de la pathologie via une sécrétion continue de la protéine (mode d'administration confidentiel) dans le modèle murin de la maldie déjà bien caractérisé.
Bénéfices attendus
À l’heure actuelle il n’existe aucun traitement pour les patients atteints de MLD ayant des symptômes déjà bien installés (patients symptomatiques). Ce projet a pour but d'identifier une nouvelle voie thérapeutique chez les patients déjà symptomatiques pour la LDM.
Procédures
- prelevement sanguin une fois par mois soit 6 au maximum, durée d'environ 5min sous anesthésie - une chirurgie d'implantation une fois à 6 mois avec une procédure par animal d'une durée maximale de 20min sous anesthésie et analgésie - euthanasie à la fin du projet
Impact sur les animaux
Le principal effet indésirable concerne le stress que pourrait engendrer les prises de sang mensuelles sur l’animal. Enfin, l'implant de ce projet a une taille minimale comparé à notre étude précédente avec des implants rectangulaires de 25mmx12mmx13mm d'épaisseur, qui était déjà bien tolérés. Il y a de plus un risque anesthésique et un risque de douleur post chirurgical.
Devenir
En fin de procédure tous les animaux seront euthanasiés, car les prélèvements et analyses (histologique et biochimique) sont nécessaires post-mortem.
Remplacement
À l’heure actuelle il n’existe pas de modèle In vitro ou de système cellulaire pour étudier les symptômes et marqueurs moléculaires associés à la Leucodystrophie métachromatique (MLD). Nous avons donc besoin de modèles animaux pour reproduire et étudier cette maladie et surtout évaluer l’effet thérapeutique de l'implantation en sous cutanée des cellules encapsulées permettant une sécrétion continue d'arylsulfatase A. Le modèle de choix pour étudier la MLD est la souris car seule espèce pour laquelle un modèle de MLD a été créé.
Réduction
Nous limitons au maximum le nombre d’animaux par groupe de façon à obtenir des résultats fiables. Compte tenu de la littérature et des effets attendus, un test de puissance statistique a été utilisé pour déterminer le nombre minimum d’animaux nécessaire. De ce fait un nombre de 12 souris par groupe a été choisi, ce qui va nous permettre de limiter la variabilité inter-animale et inter-groupe, et de réaliser des tests statistiques fiables. Un nombre total maximal de 384 souris (comprenant 2 répétions des expériences par groupe) sera nécessaire pour ce projet.
Raffinement
Dans la réalisation de ce projet, l’ensemble des procédures ont été mises en œuvre afin de permettre une interprétation fiable des résultats dans le respect du bien-être animal en limitant au maximum la douleur et le stress (anesthésie pour les prises de sang, manipulation en amont de la procédure pour une habituation au manipulateur, prise de poids mensuelle). Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation, les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum. En cours de procédure une attention particulière est donnée à nos animaux afin de garantir leur bien-être grâce à une surveillance quotidienne (points limites) et de soins adaptés. Enfin, en terme de raffinement nous avons réduit la taille de notre dispositif. Les animaux seront hébergés dans des conditions standard avec mise à disposition d'enrichissement
Choix des espèces
Nous avons besoin d’un modèle animal pour reproduire et étudier la MLD et surtout pour évaluer l’effet thérapeutique de la sécrétion en continu d'ARSA par des cellules encapsulées. Le modèle de choix pour étudier la MLD est la souris car seule espèce pour laquelle un modèle de MLD a été créé. Nous prévoyons de conduire notre étude sur un modèle murin déjà connu de MLD déficient pour l’enzyme ARSA, le modèle murin de la pathologie, génétiquement modifié est très proche de ce que l’on retrouve chez les patients. Les souris développent tardivement à partir de 15-18 mois, un phénotype ataxique et moteur. Ce phénotype tardif n’est pas dommageable, sachant que nos souris seront euthanasiées à 12 mois soit avant l'apparition des anomalies motrices. Les animaux entreront en procédure à 5mois et 2 semaines (acclimatation à la zone A1 de l’animalerie, et habituation au manipulateur) avec un début du traitement à 6 mois, âge auquel débutent des premiers symptômes chez la souris (souris symptomatiques). La fin de la procédure aura lieu lorsque les souris auront 8 ou 12 mois selon la durée du traitement et selon les différents groupes.
Remédiation ou prévention de l’émergence de troubles neurodéveloppementaux par l’exercice, l’irisine ou la lactoferrine chez le rat
- Recherche appliquée
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
650 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance allant jusqu'à sévère. 110 femelles gestantes subissent une réduction de l'irrigation de l'utérus puis sont tuées au sevrage, et 540 ratons subissent soit cette privation avant la naissance, soit une immobilisation des pattes arrière 18 heures par jour de la naissance au sevrage. Le porteur indique une spasticité, des douleurs, un retard de croissance et des troubles moteurs et cognitifs induits par ces modèles. Le projet teste l'exercice, une protéine musculaire et la lactoferrine du lait bovin pour prévenir des troubles neurodéveloppementaux, les rats étant ensuite opérés sans réveil pour des enregistrements avant prélèvement des tissus.
Objectifs
Les troubles neurodéveloppementaux (TND) chez l’enfant liés à la prématurité ou à l’hypo-activité physique sont croissants. Le microbiote chez ces enfants est perturbé, tout comme la communication entre les sytèmes immunitaires, intestinaux et nerveux, conduisant à plus d’inflammation précoce et à l’apparition de TND divers. Ces troubles neurodéveloppementaux et intestinaux semblent exister dans nos modèles animaux. Nous cherchons ici à prévenir ou remédier précocément à l’apparition de ces TND par plusieurs traitements. Les objectifs de ce projet visent à déterminer l’impact de traitements comme 1) la lactoferrine issue du lait bovin, aux propriétés immunitaires bénéfiques, anti-inflammatoires et facilitatrices du métabolisme du fer, 2) l’exercice physique et l’enrichissement, et 3) l’irisine, une substance neuroprotectrice produite par les muscles et médiatrice des effets bénéfiques de l’exercice, sur i) le microbiote, la perméabilité hémato-intestinale/encéphalique, ii) les processus inflammatoires, et iii) la structure et les fonctions cérébrales, tels que réflexes et comportements sensorimoteurs, comportements cognififs et fonctions exécutives, et les corrélats électrophysiologiques de ces troubles, que l’on observe dans nos 2 modèles animaux: 1) de prématurité basé sur une hypoperfusion intra-utérine (Lot 1: 270 animaux) ou 2) de troubles de l’acquistion de la coordination, basé sur une restriction sensorimotrice (Lot 2: 270 animaux) au cours du développement.
Bénéfices attendus
Composant majeur du colostrum et du lait humain, la lactoferrine bovine (bLf) est une glycoprotéine aux propriétés anti-inflammatoires, antiseptiques et facilitatrices du métabolisme du fer. L’administration prénatale de cette glycoprotéine vise à contribuer au développement harmonieux du microbiote, diminuer l’inflammation par une réduction de la perméabilité des barrières hémato-intestinale/encéphalique, améliorer le développement cérébral en minimisant les lésions cérébrales diffuses, observées dans notre modèle de prématurité et réduire les troubles divers du comportement que l’on retrouve dans nos 2 modèles animaux. La bLf est actuellement utilisée dans des essais cliniques chez les enfants prématurés et a montré des effets bénéfiques sur les infections, la mortalité et les comorbidités chez ces enfants, ainsi que l’absence d’effets secondaires. Notre étude préclinique vise à améliorer les connaissances concernant les effets de la bLf sur le développement cérébral et les mécanismes d’action, avec une portée à terme sur le développement de prochains essais cliniques. La sédentarité et l’hypo-activité physique en général, comme l’indiquent de nombreuses ONG ou l’OMS, induisent de multiples troubles du développement du métabolisme et du cerveau. De même, les enfants prématurés ou atteints de troubles de la coordination qui présentent généralement une hypo-activité, de moindres interactions sociales et avec l’environnement développent de multiples troubles du neurodéveloppement (TND). Ce programme de recherche vise à étudier la remédiation précoce des TND observés dans nos 2 modèles animaux induits par un programme d’enrichissement de l’environnement pour favoriser et multiplier les interactions sociales et environnementales et des exercices physiques controlés qui contribuent au développement neuromusculaire harmonieux. L’irisine, une substance sécrétée par les muscles en exercice, favorise la neuroprotection et le développement cérébral harmonieux. Nous étudierons les effets bénéfiques potentiels de l’administration de l’irisine pour contrer l’apparition des TND dans nos 2 modèles animaux. L’irisine commence à être étudiée intensivement et nos données précliniques permettront d’étudier les effets de l’irisine chez des enfants atteints de TND qui présentent une hypo-activité physique et de faibles interactions sociales et avec l’environnement par le biais d’essais cliniques.
Procédures
Les femelles gestantes du lot 1 (hypoperfusion intra-utérine) seront soumises à une sténose des artères utérines au jour embryonnaire 17 (E17) sous anesthésie gazeuse à l’isoflurane, puis seront mises à mort au sevrage par anesthésie gazeuse suivie d’une dose léthale d’euthasol car non réutilisables pour d’autres gestations. Les ratons issus des femelles du lot 2 (restriction sensorimotrice) subiront une restriction de mouvements par immobilisation des pattes postérieures durant 18h par jour de la naissance au jour du sevrage (30 jours). Les femelles du lot 2 seront mises à mort après plusieurs gestations successives, de manière comparable à celles du lot 1. Les femelles gestantes et/ou allaitantes des lots 1 et 2 seront soumises à 2 diètes alimentaires (supplémentation en lactoferrine ou un régime isocalorique) durant la période prénatale ou postnatale, ou sur les 2 périodes selon le groupe expérimental. Chaque groupe expérimental de ratons des lots 1 et 2 subira après sevrage un des traitements suivants : Un enrichisssement et des exercices physiques consistant à élever une dizaine de rats du même sexe dans une grande cage où est disposée une roue d’activité, l’administration d’irisine ou de solution saline isotonique par injection intrapéritonéale, des tests comportementaux variés, tels que le test de la nage de l’âge de 14 à 28 jours, un test de locomotion acrobatique sur échelle inclinée ou automatique le lond d’un corridor (Catwalk), le test d’agrippement pour mesurer la force de préhension, le test de l’open-field dans une arène vide, le von Frey électronique pour mesurer le niveau de sensibilité tactile, le test nociceptif pour déterminer la latence de retrait lors de l’application de stimulus thermique, le test de l’elevated plus maze pour évaluer le niveau de désinhibition des animaux, le test de reconnaissance d’objets pour tester les capacités mnésiques. Chaque animal des lots 1 et 2 subira également un prélèvement sanguin à l’âge de 1 et 2 mois. Enfin à lâge de 3 mois, chaque animal subira de manière terminale une chirurgie cranienne et des muscles sous anesthésie gazeuse profonde pour effectuer ensuite des enregistrements électrophysiologiques, un dernier prélèvement sanguin, puis après mise à mort par injection léthale d’euthasol le prélèvement des tissus intestinaux, musculaires et du système nerveux. Les animaux subiront également le contrôle quotidien du poids et les manipulations correspondant aux différentes interventions citées.
Impact sur les animaux
La MIUH (hypoperfusion intra-utérine) à E17 et la restriction de mouvements lors de la SMR induisent une inflammation systémique au cours du développement, un neurodéveloppement atypique, la présence de lésions cérébrales, un retard de croissance, des troubles sensorimoteurs, locomoteurs avec une mobilité réduite, comportementaux et cognitifs, ainsi que des signes de spasticité. La spasticité correspond à des spasmes et co-contractions de muscles antagonistes, liée à une hyperréflexie ou hyperexcitabilité du réseau spinal, qui peut conduire à des douleurs. Les nuisances principales dans nos 2 modèles sont liées à la présence de spasticité (i.e. réduction de la mobilité) et un retard de croissance, que nous contrôlons régulièrement. Ce retard de croissance est compensé graduellement au cours du temps dans nos 2 modèles. La spasticité et les troubles locomoteurs, comportementaux et cognitifs perdurent chez les animaux adultes. Les traitements proposés (lactoferrine, exercices et enrichissement, administration d’irisine) dans ce projet de recherche visent à limiter l’inflammation, réduire les lésions cérébrales, améliorer le neurodéveloppement, la mobilité et la perte de poids, donc leur bien-être et limiter ainsi les nuisances induites, comme nous cherchons à effectuer chez l’enfant atteint de troubles du neurodéveloppement (TND). Nous cherchons également à évaluer l'impact de ces interventions (MIUH, SMR et supplémentations en lactoferrine) sur le microbiote intestinal, dont l'altération peut aussi conduire à des nuisances, telles qu'une dysbiose. D’autre part, les animaux subissent également de nombreuses interventions dans ce projet, comme des anesthésies, injections et prélèvements sanguins répétés ou réguliers en sous-cutané (sc) ou intrapéritonéal (ip), une supplémentation alimentaire en lactoferrine bovine ou en caséine (diète isocalorique), des tests comportementaux, le contrôle quotidien du poids, l’implantation des puces RFID, et les manipulations de l’animal correspondantes qui peuvent entraîner des nuisances et des effets indésirables, telles que du stress, une douleur légère de courte durée.
Devenir
Les femelles gestantes des lots 1 et 2 (n = 110) seront mises à mort après une ou plusieurs reproductions et les 540 ratons issus de ces femelles seront soumis à partir de l'âge de 3 mois à une chirurgie avec anesthésie profonde sans réveil pour effectuer des enregistrements électrophysiologiques, puis après mise à mort des prélèvements de tissus sanguins, nerveux, intestinaux et musculaires une fois la session d'enregistrements achevée pour chaque animal.
Remplacement
Le rat est un mammifère dont les mécanismes neurobiologiques mis en oeuvre après une une hypoxie-ischémie intra-utérine ou une restriction de mouvements au cours du développement sont proches de celui de l’humain. Ces mécanismes ne peuvent être étudiés sur des cultures cellulaires ou in silico, mais uniquement sur un modèle animal vivant, pas de remplacement possible en l’état.
Réduction
Réduire le nombre d’animaux. Autant que possible, ce sont les mêmes animaux qui sont engagés dans les différents tests sensorimoteurs et comportementaux, ainsi que dans les analyses électrophysiologiques et neuro-anatomiques des réseaux neuronaux correspondants. Le nombre d'animaux a été réduit au maximum (n = 15 animaux max. par groupe expérimental) tout en permettant l'obtention de résultats satisfaisants (différences statistiquement observables entre les animaux expérimentaux, traités et les animaux contrôles). Nous chercherons notamment à réduire le nombre de femelles gestantes nécessaires à produire les ratons hypotrophes du lot 1 (hypoperfusion intra-utérine ou MIUH) et si c'est possible se limiter à 10-12 animaux par groupe lorsque les bornes de significativité sont atteintes, en utilisant des tests paramétriques (ANOVAS à mesures répétées avec 1 ou 2 facteurs indépendants) et non-paramétriques (Tests de Wilcoxon, Kruskal-Wallis ou Mann-Whitney) selon la distribution des résultats.
Raffinement
Dans tous les cas, les procédures expérimentales seront réalisées en limitant au maximum (durée et intensité) toute douleur et/ou stress pour les animaux, et en étant particulièrement vigilant sur le bien être et les points limites. Des points limites sont établis afin de réduire toute source d'angoisse et de souffrance et d'assurer le bien être animal. Le suivi des points limites et l'observation régulière de l'état général des rats dès la naissance permettent d'arrêter à tout moment l'expérience pour éviter l'angoisse et la souffrance de l'animal (voir Annexe 2 pour les détails des observations et interventions adaptées). Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation, 2 à 3 animaux sont regroupés par cage pour un enrichissement social et disposent de nourriture, d’eau ad libitum et d’objets pour compléter l’enrichissement dans les conditions standard. Nous nous efforçons à chaque instant d’affiner nos procédures afin de garantir le bien être des animaux grâce à une surveillance attentive et des soins adaptés, notamment une relaxation des animaux par manipulation avant, pendant et après tout prélèvement, intervention et test comportemental. Les analgésiques et anesthésiques utilisés sont adaptés aux expérimentations et conformes à la législation en vigueur.
Choix des espèces
Ce projet nécessite l’accès in vivo aux modifications d’activité neuronale dans l’encéphale et la moelle épinière dans des conditions qui ne peuvent être obtenues autrement que par un travail expérimental sur l’animal entier et vivant anesthésié. Nous utilisons des rats Sprague-Dawley jeunes et adultes, mâles et femelles car nous ne pouvons pas effectuer l'hypoperfusion intra-utérine (MIUH) chez la souris, un modèle bien trop petit et délicat, ni la restriction sensorimotrice au cours du développement chez la souris, car les souris femelles allaitantes éliminent leurs souriceaux à la suite de telles manipulations. Les rates sont bien plus conservatrices et protectrices avec leur progéniture que les souris qui tendent à éliminer plus facilement leur progéniture. D'autre part, les microchirurgies (ex: sténose par pose de micrcoils) et les enregistrements électrophysiologiques ne peuvent être conduits chez la souris, car modèle trop réduit en taille et trop fragile, comparativement au rat qui est définitivement le meilleur choix dans notre cas. Comme cette étude porte sur le neurodéveloppement structurel et fonctionnel après expérimentation prénatale (Lot 1 = MIUH: sténose jour embryonnaire 17) ou postnatale (lot 2 = SMR de la naissance au sevrage: 1 mois), nous effectuons des traitements pré- et postnataux (1 semaine avant la naissance au sevrage), des tests fonctionnels sensorimoteurs et comportementaux étalés de la naissance à l'âge adulte, des prélèvements sanguins à 1 et 2 mois, et enfin une analyse électrophysiologique finale à partir de 3 mois, suivie de prélèvements des tissus sanguin, nerveux et musculaires une fois l'animal mort.
Etude de l’effet antiallodynique d’une molécule dans un modèle de douleur post opératoire chez la souris
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
1 560 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune subit une incision de la peau et du muscle de la patte arrière sous anesthésie pour induire une allodynie, puis reçoit des candidats médicaments par diverses voies avec parfois des prélèvements de sang répétés. Le porteur indique que le modèle repose sur la douleur provoquée par l'incision plantaire et signale des risques de non-réveil ou de mauvaise cicatrisation. Il présente ces deux modèles comme intégrés à "l'offre de service" de l'entreprise, destinée à des clients développant des analgésiques.
Objectifs
Dans le cadre de son travail, le laboratoire teste des candidats médicaments. Le but de ce projet est de tester des molécules dans un modèle de douleur post-opératoire chez la souris. Les douleurs post-opératoires sont des douleurs survenant à la suite d’une intervention chirurgicale. Les patients atteints de ces douleurs présentent des symptômes caractéristiques tels qu’une hyperalgésie (sensation douloureuse ressentie comme encore plus douloureuse) et une allodynie (sensation non-douloureuse ressentie comme douloureuse). Ce type de douleur est encore principalement traité par des opiacées, mais aussi des antiépileptiques ou anti-inflammatoires. Le traitement ne peut donc pas rester perdurer sur du long terme sans entrainer dépendance, accoutumance ou de lourds effets secondaires. Aux vues du nombre d’opération réalisées chaque jour, il est important de trouver des molécules fiables et efficaces pour traiter les douleurs post-opératoires. Deux modèles précliniques de douleur ont donc été mis au point pour étudier les nouveaux traitements contre ces douleurs post-opératoires. Un de ces deux modèles consiste à inciser seulement la peau plantaire, alors que l’autre consiste à inciser en plus les tissus profonds. L’incision de la peau et des tissus profonds induit une douleur plus importante que l’incision de la peau seule. L'incision de la peau et des muscles imite mieux la chirurgie invasive (une douleur aiguë intense) et conduit à une douleur chronique (entre 4 et 5jours). Ce modèle de douleur post-opératoire peut être associé avec des tests d’allodynie mécanique : von Frey électronique ou monofilament de von Frey. Ces tests sont couramment décrits dans la littérature. Le test de monofilament de von Frey est utilisée avec la méthode dit “up-and-down” et va permettre de déterminer le seuil 50% de retrait de la patte en gramme. Le von Frey électronique va, lui, permettre de donner une valeur en gramme du seuil de retrait de la patte.
Bénéfices attendus
Ces deux modèles seront intégrés dans l’offre de service de l’entreprise qui pourra ainsi offrir à ses clients la possibilité de développer de nouveaux candidats médicaments. Le but est de permettre le développement d’analgésiques ciblés avec un modèle proche de la clinique, qui permet de proposer de tester ces candidats médicaments sur l’allodynie mécanique chez la souris.
Procédures
Les animaux sont soumis à une incision de la peau et une incision du muscle de la patte arrière droite, cela dure environ 4-5min par animal. Ils sont soumis à l’administration de composés à potentiel anti-douleur par voie p.o., ip., sc., i.v. ou i.m. Les souris peuvent recevoir une injection ou deux si le client demande une co-admnistration. Le geste de l'admnistration dure 1minute environ. Les souris peuvent aussi être soumises à des prélèvements de sang afin de surveiller la pharmacocinétique d’un composé. Cela peut être des prélèvements uniques ou répétés en fonction de la demande client.
Impact sur les animaux
La nuisance principale est liée au modèle lui-même qui consiste en l’induction d’une allodynie par incision de la voute plantaire des animaux. Pour limiter la douleur lors de l’induction du modèle, l’incision est réalisée sous anesthésie gazeuse. De plus, les effets indésirables peuvent être un non-réveil suite à l’anesthésie sous isoflurane ou une mauvaise cicatrisation de la plaie. Des nuisances associées à la pharmacologie peuvent également apparaitre (tremblement, sédation, déshydratation). Dans le cadre de certaines études, des prélèvements de sang peuvent être réalisés sous anesthésie (IC, jugulaire, rétro-orbital). Les administrations et prélèvements peuvent donc présenter des nuisances pour les souris.
Devenir
Le modèle de douleur post-opératoire chez la souris entraine une activation des processus inflammatoires. Les processus inflammatoires sont mobilisés dans de nombreux modèles de douloureux même chronique comme les neuropathies. Il est donc difficile d’évaluer l’impact que pourrait avoir cette chirurgie sur un autre modèle de douleur. De plus, les administrations de candidat médicaments peuvent aussi créer des interactions ou des modifications biologiques difficiles à évaluer dans le cadre de ce travail. Il n’est donc pas cohérant de réutiliser ces animaux pour d’autres modèles. De ce fait, dès la fin de la phase expérimentale, les animaux sont mis à mort par le personnel habilité de la société.
Remplacement
L’objectif de ce projet est le développement de modèles permettant de tester l’efficacité de candidats médicaments analgésique. Les modèles in silico et in vitro permettent seulement d’étudier les effets de ces molécules sur la nociception, c’est-à-dire les mécanismes biologiques encodant les stimuli endommageant, ou susceptibles d’endommager les tissus. Selon sa définition par IASP, la douleur est une « expérience sensorielle et émotionnelle ». L’étude de potentiels traitements analgésiques doit donc être conduite dans des modèles restituant à la fois la composante sensorielle et émotionnelle et permettant l’analyse du comportement en plus de la physiologie ; faute de quoi c’est la nociception et non la douleur qui est étudiée. L’étude des candidats médicaments analgésiques chez l’animal vigile reste la seule option pour démontrer l’efficacité sur la douleur avant le passage chez l’homme.
Réduction
Le nombre d’animaux par groupe de traitement a été fixé à n=10 en se basant sur les tests de puissance réalisés lors du développement du modèle et confirmé lors des études subséquentes réalisées par la société. Cet effectif par groupe a été confirmé lors des stades initiaux de développement du modèle par la réalisation d’un calcul de puissance via BiostaTGV.
Raffinement
Notre activité permet de raffiner les modèles in vivo en se rapprochant au mieux situations cliniques (induction de pathologies, mesures des composantes multiples de la douleur). Le test avec les monofilaments de von Frey comporte une valeur de cut-off à ne pas dépasser pour ne pas induire de souffrance. Pour limiter le stress les animaux sont habitués au dispositif de tests aussi. Un soin particulier est apporté à la réduction de la souffrance et du stress des animaux au strict nécessaire et à l’amélioration de leur bien-être (enrichissement et paramètres environnementaux contrôlés tout au long de l’étude, habituation une semaine à la salle de stabulation et 24h aux salles de tests). De l’enrichissement est présent dans les cages afin de limiter le stress et d’améliorer la qualité de vie des animaux (Tunnel en plastique, papier kraft et briquettes en bois à ronger). Des points limites, précoces et spécifiques pour chaque protocole d’étude sont définis et résumé en un arbre décisionnel qui conduit si nécessaire l’interruption des expérimentations si les critères d’arrêts sont atteints. Au vu du domaine d’expertise du laboratoire (spécialisation dans l’étude de la douleur), les expérimentateurs sont strictement formés au respect de l’animal et sensibilisés à la surveillance de signes de douleur ou de souffrance. La maitrise des gestes techniques est contrôlée régulièrement. Les animaux sont surveillés chaque jour, et un suivi spécifique (suivi pondéral, suivi de la consistance des fèces, suivi si présence d’alopécie). Le suivi est réalisé par le technicien en charge de l’étude ou à défaut par un autre technicien du laboratoire (formé à l’expérimentation animale niveau I ou II). Concernant l'anesthésie, les animaux pour la chirurgie POP sont sous isoflurane durant maximum 5minutes, un système de chauffage et d'aspiration sont intégrés à la table d'anesthésie gazeuse afin de garantir un réveil plus confortable pour les animaux.
Choix des espèces
La question du remplacement des rongeurs par des espèces « moins évoluées » est critique et suivie avec attention au sein d’ANS Biotech. Chez ces espèces la démonstration la capacité à ressentir la douleur telle que définie par l’IASP est récente et les modèles d’étude de la pharmacologie de la douleur à visée clinique ne sont pas encore développés. La souris a été sélectionnée pour ce projet en se basant sur plusieurs critères : a) sensibilité aux stimuli nociceptifs utilisés dans ce projet ; b) large caractérisation du comportement et des modèles dans la littérature. 1560 souris seront utilisées pour ce projet. Le découpage de ce nombre par procédure se présente ainsi : - 780 souris subiront la procédure n°1 - 780 souris subiront la procédure n°2 Soit un total de 1560 souris Lots 10 animaux/groupes x 5 groupes + 2 animaux x 3 études/an x 5ans = 780souris par procédure
Développement d’une molécule thérapeutique pour la sclérose latérale amyotrophique
- Recherche appliquée
- Troubles immunitaires
- Troubles musculosquelettiques
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système immunitaire
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
1 722 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance allant du léger au sévère, la grande majorité en sévère. Génétiquement modifiées pour développer une paralysie progressive proche de la sclérose latérale amyotrophique, elles reçoivent des injections, une pose de minipompe par chirurgie et des tests moteurs répétés, pour tester une molécule dérivée du virus de la rage. Le porteur indique que la paralysie apparaît vers cent jours et que les souris sont mises à mort à un score neurologique de 4 ou une perte de poids de 25 %. Il affirme que le modèle murin est "le plus utilisé" pour développer de nouvelles thérapies de cette maladie.
Objectifs
La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est provoquée par une dégénérescence progressive des neurones moteurs du cerveau et de la moelle épinière qui contrôlent la contraction et le relâchement des cellules musculaires. Cette mort neuronale entraîne une atrophie des muscles qui ne sont plus stimulés et une paralysie. Une réaction inflammatoire impliquant plusieurs populations de cellules immunitaires amplifie ce processus de mort neuronale et aggrave la pathologie. Il a été démontré que cette neuroinflammation est en partie causée par une déficience des cellules régulant l’inflammation, les lymphocytes T régulateurs (Treg).Ces cellules inhibent normalement l’activité des autres cellules immunitaires. Les souris transgéniques SOD1G93A expriment plusieurs copies du gène humain SOD1 comportant la mutation G93A qui est responsable de cas familiaux de SLA chez l’homme. Ce modèle murin développe une pathologie très proche de la SLA sur le plan clinique et pathologique. Sur le plan histopathologique, une diminution progressive du nombre de neurones moteurs dans la moelle épinière est observée ainsi que des processus neuroinflammatoires. Cette lignée de souris est la référence dans le domaine de la SLA et est largement utilisée pour tester de nouvelles molécules thérapeutiques. Nous souhaitons tester dans ce modèle expérimental de SLA, les propriétés neuroprotectrices et anti-inflammatoires de la biomolécule «NV», développée et brevetée par notre laboratoire. NV est un bio-peptide dérivé du virus de la rage. Notre laboratoire a montré sur des cultures de neurones que NV favorise la survie des cellules, l’élongation des prolongements cellulaires qui permettent les connections entre neurones, et la repousse de ces connections après lésion. L’effet neuroprotecteur de NV a également été démontré in vivo dans un modèle murin de dégénérescence des neurones de la rétine. Par ailleurs, nous avons observé que NV possède des propriétés anti-inflammatoires par un mécanisme impliquant l’augmentation de l’expression d’une molécule immunosuppressive, PDL1 (Programmed Death PD-1 ligand). De plus, il a été montré que PDL1 était également un activateur de l’activité des cellules Treg. Ces résultats suggèrent que NV pourrait être utilisé dans la SLA à la fois pour protéger les neurones moteurs de la mort cellulaire (effet neuroprotecteur) et inhiber le processus neuroinflammatoire délétère (effet anti-inflammatoire).
Bénéfices attendus
La SLA est une maladie neurodégénérative qui détruit graduellement les motoneurones induisant une paralysie musculaire progressive et qui devient rapidement létale lorsque les muscles respiratoires sont touchés. Les traitements actuellement disponibles se limitent à deux molécules qui ne prolongent que de quelques mois la vie des patients. Dans ce contexte, de nouvelles molécules sont activement recherchées et plusieurs essais cliniques suivant de nouvelles approches thérapeutiques sont actuellement en cours. NV, une nouvelle molécule qui pourrait à la fois stimuler la survie des motoneurones, ralentir leur atrophie et en même temps inhiber la neuro-inflammation retarderait le début de la paralysie létale et prolongerait la vie des patients. En traitant les symptômes communs à toutes les formes de SLA et non la cause, NV pourrait être appliquée à tous les patients atteints de SLA.
Procédures
Tout d’abord, les nuisances prévues sont liées au phénotype dommageable. A cela s’ajoute les nuisances prévues lors des procédures testant l’administration de la molécule NV directement ou vectorisées par un vecteur viral par différentes voies d’injections en liens avec les protocoles d’anesthésie et d’analgésie. Chaque animal ne sera inclus que dans une seule des procédures du projet de recherche. Par conséquent, chaque animal ne subira qu’une injection unique, quelle que soit la voie d’administration nécessitant une chirurgie ou non. Les souris seront soumises à 6 types d’interventions : anesthésie gazeuse à l’isoflurane, injection de la biomolécule ou du vecteur virale, prélèvements sanguins, intervention chirurgicale pour la pose d’une minipompe osmotique, test neurologique et test moteur. Toutes les souris subiront une anesthésie gazeuse à l’isoflurane, ponctuelle, de 3 minutes environ. Cette anesthésie gazeuse précédera soit une injection unique de la biomolécule NV ou du vecteur viral par voie intraveineuse (moins d’une minute), par voie intrathécale (moins d’une minute) ou par voie intracérébroventriculaire (moins de 5 minutes). Soit l’anesthésie gazeuse, suite à une analgésie, précédera une intervention chirurgicale d’une dizaine de minute pour la pose d’une minipompe osmotique diffusant la biomolécule NV durant au moins 4 semaines. Les souris subiront toutes un prélèvement sanguin hebdomadaire de moins d’une minute pendant 3 à 17 semaines selon les procédures. Enfin, 3 fois par semaines, les souris subiront un test neurologique et un test des capacités motrices de moins de 5 minutes chacun.
Impact sur les animaux
Les animaux utilisés dans ce projet seront des souris SOD1G93A. Les souris SOD1G93A expriment plusieurs copies d’un transgène contenant le gène humain mutant SOD1 et sont le modèle animal de référence pour l’étude de la SLA. Ce modèle murin présente des signes cliniques et pathologiques en commun avec la maladie chez l’Homme tel que la perte des motoneurones, une faiblesse et une atrophie musculaire progressive avec une éventuelle paralysie allant jusqu’à la mort de l’individu. Les souris SOD1G93A développent une SLA agressive caractérisée par une paralysie progressive des membres postérieurs dès l’âge de 3 mois (90 jours) suivi d’une mort des individus à l’âge de 5 mois environ. Pas d’effets indésirables liés à la molécule NV en elle-même ne sont attendus. De même, pas d’effets indésirables liés à l’utilisation des vecteurs viraux ne sont attendus. Les potentiels effets indésirables sont liés aux interventions chirurgicales (injections intra-cérébro-ventriculaire et pose de la pompe osmotique) où il est probable qu’une infection se développe après l’intervention. Néanmoins, les mesures d’hygiène seront rigoureusement respectées afin d’éviter au maximum ces effets liés à la chirurgie.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni replacés, ni adoptés. L’ euthanasie des animaux est nécessaire afin d’étudier et de comprendre le plus précisément possible les potentiels effets bénéfiques de NV au niveau immunitaire et au niveau histologique dans les tissus nerveux.
Remplacement
Au préalable de ce projet d’étude, la biomolécule NV a fait l’objet d’une sélection in vitro sur des cultures de neurones parmi plusieurs molécules candidates. Seule la molécule ayant montrée les meilleurs résultats a été retenue. Les effets bénéfiques de NV ayant été démontré sur des cultures de neurones in vitro, l’étape suivante est de tester la biomolécule NV dans un modèle in vivo. Cette étape est nécessaire pour savoir si les effets de NV sont effectivement bénéfiques dans un modèle murin de Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA), De plus, l’utilisation d’un modèle animal est une étape cruciale et déterminante pour évaluer efficacement le potentiel thérapeutique de la biomolécule NV avant de la tester chez des patients atteints de SLA.
Réduction
La lignée SOD1G93A a été historiquement utilisée sur un fonds génétique mixte. Nous utiliserons dans ce projet les souris SOD1G93A sur un fonds pur C57BL/6 ce qui limitera la variabilité phénotypique et ainsi le nombre d’individus requis dans les différentes procédures. Pour réduire le nombre d’animaux, une seule molécule thérapeutique sera testée in vivo. Le nombre d’animaux requis pour pouvoir démontrer l’efficacité de NV dans le modèle SOD1G93A a été calculé par des tests de puissance statistique à partir de données publiées dans la littérature sur le phénotype des souris SOD1G93A.
Raffinement
Les techniques de chirurgie nécessaires à la réalisation du projet (injections intracérébroventriculaires, pose de minipompe osmotique) seront acquises auprès d’un laboratoire de référence. Les animaux recevront des antalgiques avant et après chirurgie. La surveillance des animaux sera quotidienne durant les 5-7 jours suivant les chirurgies, puis bihebdomadaire. La douleur et le stress seront mesurés selon une grille d’évaluation mise en place en partenariat avec la structure responsable du bien-être animal encadrant notre laboratoire. Les souris SOD1G93A développent de façon spontanée une paralysie progressive à partir de 100 jours. La progression de la pathologie musculaire sera évaluée deux fois par semaine à partir de 80 jours à l’aide d’un système de score neurologique de référence.. A partir d’un score de 2 les souris seront suivies quotidiennement. Le poids sera mesuré deux fois par semaine. A un score neurologique de 4, une immobilité > 24h ou une perte de poids > 25%, les animaux seront mis à mort
Choix des espèces
Nous avons choisi le modèle souris car son génome est facilement modifiable et permet d’établir des lignées transgéniques. Le modèle souris SOD1G93A développe une pathologie très proche de la SLA humaine et est le modèle le plus utilisé pour développer de nouvelles thérapies. Nous utiliserons à la fois des nouveau-nés et des souris adultes pour administrer les AAV-NVs. Chez les nouveau-nés, l’administration d’AAV permet de cibler un plus grand nombre de neurones que chez l’adulte. En effet les barrières hématoencéphaliques et la barrière liquide céphalorachidien/cerveau sont plus perméables chez le nouveau-né et permettent un meilleur accès des AAVs au système nerveux central. L’expression du transgène par les neurones et ensuite stable tout au long de la vie de l’animal. Ces expériences nous permettront de réaliser une preuve de concept de l’efficacité de NV lorsque la molécule est exprimée avant le développement de la maladie. L’administration chez les adultes permettra de déterminer l’effet thérapeutique de la molécule NV lorsque la pathologie est déjà présente.
Evaluation ex vivo des effets pharmacologiques de molécules sur un modèle de stress induit par une contention forcée sur rat.
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
2 000 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent des injections quotidiennes pendant un mois, puis sont soumis une fois à une contention forcée d'une à trois heures destinée à provoquer un stress, avant que leurs organes soient prélevés pour des mesures électrophysiologiques. Le porteur présente ce travail comme une prestation pour des "clients" des industries pharmaceutique et biotechnologique évaluant leurs molécules. Il affirme que l'usage de tissus fraîchement prélevés est "nécessaire" car la complexité des réseaux neuronaux ne se reproduit pas in silico.
Objectifs
Les groupes pharmaceutiques et les sociétés biotechnologiques souhaitent avoir de plus en plus tôt (phases de Recherche et Développement) des informations pharmacologiques fonctionnelles sur leurs molécules en développement pour traiter des maladies du système nerveux central ou pour identifier des molécules anti-stress. Pour une meilleure appréhension (ou prédictibilité) d’éventuels effets secondaires, les agences réglementaires exigent une connaissance complète des cibles et des mécanismes d’action associés à ces nouvelles molécules qui sont soumises à une demande d’autorisation de mise sur le marché. En phase de Recherche et Développement (avant les phases précliniques réglementaires), il n’est pas possible de tester les effets des molécules sur de grande quantité d’animaux, à la fois pour des questions de quantité disponible des molécules (quelques milligrammes le plus souvent) et pour des questions éthiques (aucune idée sur les effets éventuels qui pourraient être observés). Le développement de modèles rongeurs génétiquement modifié (GM) permettent de créer des mammifères mimant des pathologies humaines, leur utilisation est alors un avantage pour l’évaluation de l’efficacité de molécule d’intérêt. Il faut pour cela que ceux-ci soient électrophysiologiquement caractérisés. L'utilisation de tranches et/ou de cellules isolées de système nerveux central (SNC) de rongeurs permet une étude sur l'activité du composé et une information sur ses mécanismes d’action dans le modèle rongeur GM. Pour ce faire, nos laboratoires utilisent deux types de technique le Multi-Electrode Array (MEA) = enregistrements extracellulaires multipoints avec « array » d’électrodes (circuit imprimé) à l’échelle d’une tranche et le Patch-clamp = un enregistrement à l'échelle du neurone. Nous induirons donc un stress chez le rat et enregistreront l’effet de molécule d’intérêt, soit par une exposition, in vivo, au préalable, ou soit par une exposition, ex vivo, sur nos tranches ou cellules. Nous pourrons alors déterminer les effets pharmacologiques et/ou toxiques de nouvelles entités chimiques en développement préclinique afin de permettre à nos clients d’évaluer les propriétés de leur(s) molécule(s) - et/ou les propriétés d’une famille de molécule dans les mécanismes de stress induit par une contention forcée. Le cas échéant, ils pourront ainsi déterminer si une molécule à des propriétés suffisamment pertinentes pour entrer ou non en développement préclinique réglementaire.
Bénéfices attendus
Notre projet permettra de mieux caractériser, évaluer et comprendre les effets de futurs candidats médicaments pour traiter les pathologies du système nerveux central liées au stress. Nos techniques mises en œuvre dans ce projet, pour l’évaluation ex vivo des effets pharmacologiques fonctionnels et/ou toxiques sur des explants de tissus vivants, exposés de façon chronique ou de façon aiguë, constitue la meilleure approche car elle permet : - de limiter le nombre d’animaux à tester par l’utilisation de tissus (mesures multipoints sur le même tissu séparé en petits échantillons), - de faire, dans un premier temps, une analyse pharmacologique/toxicologique précise à l’échelle du tissu et/ou du neurone et/ou de la protéine tout en s’affranchissant des problèmes de disponibilité dans le système nerveux central et dans la circulation sanguine. Ce projet permet ainsi d’affiner la sélection et l’orientation du développement de futurs médicaments avant de lancer les premières étapes précliniques coûteuses de leur mise sur le marché.
Procédures
Les animaux vigiles seront injectés une fois par jour, au maximum et pendant 3 minutes, pour assurer une exposition in vivo de la molécule à tester. Le protocole est d’un mois. Les contentions répétées nécessaires à ces différentes injections génèrent du stress. Ces animaux traités au préalable peuvent subir ces injections soit par voie orale, soit cutanée ou soit par intrapéritonéale. Ils seront, pour les groupes subissant le stress, exposés, une seule fois entre une et trois heures, au maximum, à une contention qui a pour but de générer du stress que nous cherchons à étudier.
Impact sur les animaux
Notre procédure amène des effets indésirables : *-la manipulation régulière d’un animal, générer du stress. *-l’injection régulière, provoquer des effets indésirables au site d’injection. ; + effets secondaires potentiels des molécules *-Ce projet a pour but de déclencher du stress par une contention forcée d’une à trois heures, nous permettant l’étude des mécanismes du stress.
Devenir
A l’issue de la procédure, tous les animaux seront mis à mort car nous utiliserons les organes pour nos mesures.
Remplacement
Les réactions, après un stimulus générant du stress, sont complexes et mettent en jeu les organes sensoriels, les nerfs sensoriels et une intégration au niveau le système nerveux central, permettant une réaction adaptée. Parce qu’il n’est pas envisageable de réaliser sur l’homme les tests que nous proposons et que la gestion de stress pathologique présente un intérêt de recherche important, nous évaluons et et/ou caractérisons des molécules d’intérêt dans le traitement du stress induit chez le rat. Il nous est nécessaire de réaliser des observations sur des réseaux neuronaux natifs et connectés, « donc les plus physiologiques possibles ». Et ces réseaux doivent être en situation de stress. Pour cela nous devrons, en effet, tester des molécules avec des effets potentiellement inconnus, en les administrant à un rat préalablement stressé. De plus, nos techniques nous obligent à l’utilisation de tissus fraichement prélevés, car il n’est pas possible, in silico, de reproduire la complexité de ces connexions et/ou la particularité d’un neurone spécialisé.
Réduction
Par nos techniques, nous réalisons plusieurs tranches pour une noyau cérébral donné, chaque tranche peut subir un protocole particulier. Nous pouvons, par exemple, à partir d’un même cerveau tester plusieurs concentrations d’un même composé, ou plusieurs composés, ou plusieurs protocoles d’enregistrement, chaque protocole répondant à une question particulière. Alors, notre capacité à utiliser un même animal pour plusieurs mesures et plusieurs conditions d’exposition, diminue le besoin en nombre d’animaux et nous permet de faire, dans un premier temps, une analyse pharmacologique/toxicologique précise à l’échelle du tissu et/ou du neurone et/ou de la protéine tout en s’affranchissant des problèmes de passage de la barrière hémato-encéphalique (BHE) et des problèmes de pharmacocinétique. Grâce à notre expérience sur les projets antérieurs, nous avons déterminé que 6 animaux contrôles et 6 animaux d’intérêt nous permettent de valider 24-30 neurones ou 18-30 tranches. Compte tenu des variations inter-individus de réponses au stimulus stressant dans ce projet, nous devons augmenter à 10 animaux maximum par groupe. Après la première étape, nous pourrons évaluer la significativité statistique. Si celle-ci est présente, l’étape suivante pourra donc être menée en proposant quatre conditions différentes maximum. Si elle est absente, l’étude sera suspendue.
Raffinement
Les animaux seront hébergés en groupe sociaux (2 rats adultes/cage). Ils bénéficieront d’enrichissement adapté, deux types différents par cage (système permettant la création de nid soit tunnel ou soit pièce de bois à ronger par exemple). Cet enrichissement est validé par le fournisseur ou le partenaire. Les animaux utilisés seront habitués aux différentes contentions utiles pour les voies d’administration des composés à tester. Nous diminuerons les futurs stress dus à ces manipulations. Ces administrations seront réalisées par du personnel compétent et formé en respectant les recommandations vétérinaires. Les solutions injectées seront contrôlées pour s’assurer de leur innocuité. Les animaux seront surveillés deux fois par jour et pesés. Les animaux génétiquement modifiés auront quatre jours d’acclimatation et un mois d’hébergement maximum avant d’entrer dans le projet. Il se fera en groupes sociaux de 2 animaux en mélangeant les génotypes pour assurer la meilleure expression de phénotypes normaux. Chaque lignée modifiée aura une documentation de suivi spécifique répertoriant les symptômes possibles. Les animaux seront asymptomatiques. Toute perte de poids en deçà de la limite préétablie entrainera une sortie du test et des soins en accord avec le responsable de projet et le vétérinaire. Grâce à notre expérience et nos connaissances scientifiques sur des tests que nous maitrisons, nous avons pu établir un nombre d’animaux par condition d’étude soit 10 animaux contrôles et 10 animaux d’intérêt, nous permettant d’obtenir une bonne significativité, réduisant considérablement le besoin en animaux.
Choix des espèces
La grande quantité d’informations scientifiques disponible sur le fonctionnement du système nerveux central des rongeurs, ajoutée à la maîtrise de leur élevage, de leur génétique, de leur relative petite taille et au développement de technique d’enregistrements électrophysiologiques sur explants vivants font de cette espèce un modèle de choix pour l’évaluation pharmacologique de molécules. Ponctuellement, nous utilisons d’autres lignées de cette espèce, après discussion de la pertinence du modèle espèce-lignée-lignée génétiquement modifiée-protocole avec notre client. Toute demande de caractérisation de lignée modifiée fera l’objet d’une analyse bibliographique et circonstanciée en amont. L’impact du phénotype devra être décrit. Nous ne travaillerons qu’avec des animaux asymptomatiques. L’âge des animaux testés est déterminé en fonction du type de test et d’une analyse bibliographique. Nous travaillerons avec des animaux adultes (minimum 6 semaines d’âge) ou âgés en fonction des cibles fonctionnelles à observer et de l’évolution de la pathologie considérée liée au stress. Les choix de l’espèce, de la lignée et de l’âge sont validés en collaboration avec le client. En effet, l’expression phénotypique de la pathologie et/ou d’un déficit et/ou d’une lésion est souvent déterminante pour le choix de l’âge d’utilisation des animaux.