Troubles nerveux

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Souris : 636
Souffrances
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636 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Elles reçoivent un candidat médicament contre la maladie de Huntington par mini-tablettes ou, en cas d'échec, par pompes osmotiques posées chirurgicalement jusqu'à quatre fois en six mois, et subissent des tests comportementaux dont le test d'alimentation supprimée par la nouveauté et l'actimétrie. La mise à mort sert à prélever les tissus cérébraux. Le porteur affirme qu'aucun modèle in vitro ne mime les modèles comportementaux ni la complexité d'un "organisme entier".

Objectifs

A la suite d’une étude sur un système cellulaire permettant l’analyse du trafic intracellulaire des neurones, nous avons mis en évidence qu’une drogue était capable de restaurer la dynamique intracellulaire déficiente dans la maladie de Huntington. Nous avons ensuite démontré, avec des premiers résultats preuve de concept, l’intérêt thérapeutique de cette molécule dans un modèle souris de la maladie. L’objectif de ce projet est maintenant de 1/ caractériser l'efficacité de cette molécule et son mécanisme d’action moléculaire et 2/ définir les bénéfices d’un traitement long terme chez des animaux à des stades d’avancement de la maladie variables, reflétant la situation chez les patients et permettant de définir le meilleur schéma de traitement à envisager dans de futures études cliniques.

Bénéfices attendus

La maladie de Huntington est une maladie neurodégénérative rare d’origine génétique (18000 personnes atteintes en France et environ 300 000 personnes dans le monde) pour laquelle il n’existe à ce jour aucun traitement curatif. Elle se caractérise par l’apparition de symptômes moteurs, cognitifs et psychiques conduisant à une altération de l’état général des patients (perte de poids, fonte musculaire, fatigue, douleurs et déformations articulaires puis inexorablement à leur décès. La maladie est causée par une mutation hétérozygote du gène de la huntingtine, elle-même à l’origine d’un défaut de transport du facteur neurotrophique dérivé du cerveau, un facteur de survie neuronal essentiel. Le projet présenté a pour objectif de confirmer l’intérêt thérapeutique du candidat médicament identifié par des approches ex vivo comme restaurant le transport neuronal. Très concrètement, les résultats du projet permettront de 1/ valider que l’administration du médicament par voie orale à un intérêt thérapeutique comparable à la voie sous cutanée en continu 2/ évaluer si le traitement peut empêcher l’apparition des symptômes (stade présymptomatique), les ralentir (stade symptomatique) ou encore les faire reculer (stade avancé). Ces résultats permettront le développement clinique de la première molécule administrable par voie orale ciblant les causes de la maladie de Huntington avec pour objectif de répondre à une forte attente des patients et de combler un besoin médical non pourvu.

Procédures

2 actes expérimentaux impliqueront d’éventuelles nuisances mineures à l'animal: 1/ Lors de notre étude de l'efficacité d'un traitement long terme sur les animaux modèles de la maladie de Huntington, le traitement sera réalisé de préférence oralement au moyen de mini-tablettes appétentes ingérables par les souris dans un temps restreint. Or, dans le cas d’un échec du traitement oral, il pourra être envisagé que le traitement des animaux soit réalisé par voie sous-cutanée, via la pose de mini-pompes osmotiques. Dans ce cas, les animaux seront opérés sous anesthésie générale (procédure courte de 15-20 minutes par animal) avec un changement de pompe au bout de 6 semaines permettant un traitement long terme et nécessitant une nouvelle procédure chirurgicale dans la limite de 4 opérations sur 6 mois. Cette procédure est toutefois largement décrite et maitrisée dans la littérature. 2/ Au cours de cette même procédure, les animaux seront évalués par des tests comportementaux permettant d’évaluer leur capacités locomotrices et cognitives. Ces tests sont non invasifs et seuls deux sont considérés comme générant un stress de classe légère : le test d'alimentation supprimée par la nouveauté, requérant une mise jeun de 24h et l’actimétrie requérant un isolement des souris pendant 48h.

Impact sur les animaux

Nous pouvons identifier 3 nuisances potentiellement attendues sur les animaux : 1/ induction d'une légère inflammation dûe à la mise en place d'une minipompe osmotique dans l'espace intrascapulaire. Cette inflammation sera soulagée par une injection d'anti inflammatoire non stéroïdien; 2/ induction d'un stress léger lors du traitement oral : isolement des souris pendant le traitement, pour limiter ce stress les souris seront de moins en moins longtemps soumises à cet isolement selon leurs performances et ne seront pas isolées plus de 4h pendant la période d'habituation; 3/ induction d’un stress léger lors des tests de comportements impliquant une mise à jeun (test d'alimentation supprimée par la nouveauté) ou un isolement prolongé de 48h (actimétrie) : pour limiter ce stress et éviter qu’il n’impacte le reste des expérimentations, les tests comportementaux n’auront lieux qu’une fois tous les 3 mois et le test d'alimentation ne sera réalisé qu’une seule fois, en toute fin de procédure.

Devenir

La mise à mort de l'ensemble des animaux se justifie par le besoin d'obtenir les tissus cérébraux en vue des études immunohistochimiques et biochimiques qui nous permettrons de comprendre les mécanismes du traitement.

Remplacement

Notre projet correspond à un travail de phase préclinique visant à tester l'effet thérapeutique du candidat médicament pour traiter les symptômes de la maladie de Huntington et d’évaluer son mécanisme d’action dans le cerveau. C'est donc un passage obligé vers la clinique et l'Homme. Il n'existe pas actuellement de modèle in vitro permettant de mimer les modèles comportementaux et de reproduire la complexité d’un organisme vivant.

Réduction

Pour notre première procédure, afin de caractériser le candidat médicament, nous utilisons le minimum d'animaux nécessaire pour assurer des analyses quantifiables et reproductibles (6 animaux par groupe d'étude). Cet effectif est le minimum à partir duquel des analyses statistiques peuvent être réalisées. Dans le cas de l'étude de l'efficacité du traitement par voie orale, puisque nous avons observé que le comportement de souris pouvaient varier en fonction du sexe dans ce modèle de la maladie de Huntington, nous incluront systématiquement des mâles et des femelles dans tous les groupes afin de pallier les potentiels disparités dans les résultats. Le nombre de 20 animaux par condition (10 mâles et 10 femelles) a été déterminé à l’aide d’un test statistique et des études préliminaires afin de réduire également au maximum le nombre d’animaux utilisés, tout en en gardant suffisamment pour ne pas compromettre la validité des expériences qui seront menées. De plus, nous analyserons également l'ensemble de ces animaux qui effectueront les tests de comportement au niveau cérébral en fin de procédure.

Raffinement

L'ensemble des procédures vise à concilier une interprétation fiable des résultats et le bien-être animal. Les souris seront habituées en amont à l'expérimentateur et à la manipulation et seront pesées régulièrement une fois par mois pour s'assurer d'une évolution pondérale correcte. Les souris seront quotidiennement observées et tout comportement anormal signe de mal être (poils, prostration) sera monitoré afin de prendre en charge la douleur. Pour exemple, une perte de poids de plus de 20% ou des signes indicatifs de douleur ou stress tels que la prostration, le renfoncement des yeux ou l’arrêt du toilettage entraîneront l'administration d'un supplément d'alimentation hypercalorique et hydratée fournie par l'animalerie ou d'un analgésique (carprofène). Des points limites suffisamment précoces et adaptés aux procédures expérimentales ainsi que des critères d'arrêt des souffrances sont mis en place.

Choix des espèces

Compte tenu de la similarité de son anatomie avec celle de l’Homme, la souris est un modèle de choix pour l’étude in vivo de la huntingtine. Pour cela, nous utilisons des souris issues de la transgénèse classique. Le modèle souris choisi permet de comprendre le rôle de la huntingtine et de ses interactions au niveau d’un organisme entier.

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Souris : 40
Souffrances
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Devenir
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40 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Elles reçoivent une injection quotidienne d'un cytotoxique anticancéreux, la monométhyl auristatine E, pendant sept semaines, et subissent chaque semaine le test de la plaque chaude, le test des filaments de von Frey, le rotarod et le grip-test. Le projet vise à créer un modèle de neuropathie induite par la chimiothérapie, les souris étant tuées pour prélever nerfs, peau et ganglions. Le porteur affirme qu'aucune méthode alternative ne reproduit l'ensemble des mécanismes de la douleur, une étude in vitro sur neurones humains étant menée en parallèle.

Objectifs

Parmi l’ensemble des thérapies anticancéreuses, de la chimiothérapie « traditionnelle » à la thérapie ciblée en passant par l’immunothérapie, de nombreux agents sont responsables d’une forte neurotoxicité à l’origine de neuropathies. Ces NPIC, pour neuropathies périphériques induites par la chimiothérapie, dépendent de l’agent utilisé et de la dose. Elles se manifestent par l’apparition de troubles sensitifs telles que des douleurs neuropathiques ou des pertes de sensibilité. Les NPIC sont très fréquentes impactant fortement la bonne mise en œuvre des protocoles de chimiothérapie, pouvant conduire à une diminution des chances de survie des patients. A ce jour, la seule prévention reconnue repose sur le dépistage des neuropathies périphériques préexistantes et/ou la détection précoce de signes de neuropathie chez des sujets soumis à une chimiothérapie neurotoxique. Il apparaît évident que connaitre les mécanismes physiopathologiques des thérapies cancéreuses et les prévenir par une thérapeutique efficace sont une priorité pour améliorer la qualité de vie des patients et leur permettre de suivre leur traitement anti-cancéreux. Les immunoconjugués ou "antibody drug conjugate (ADC)" forment une nouvelle classe d'agents anticancéreux. Les immunoconjugués résultent d'un couplage entre un anticorps dirigé contre une cible spécifique d'un type de cancer et d'un cytotoxique. La monométhyl auristatine E (MMAE) est un puissant cytostatique anti-tubules, utilisé pour la synthèse de nombreux immunoconjugués. Un des effets indésirables imputés aux ADC-MMAE, et figurant parmi les plus fréquent, est l'apparition de neuropathies périphériques et des douleurs associées. Les douleurs neuropathiques secondaires à l'administration d'ADC-MMAE sont indépendante de la cible de l'anticorps et donc du type de cancer. Le relargage de la MMAE dans la circualation systémique serait fort probablement à l'origine de cette neurotoxicité. Aucun modèle animal de neuropathie périphérique induite par la MMAE n’a encore été développé. Un tel modèle serait l’outil idéal pour l’évaluation de potentielles thérapeutiques pour la prévention des neuropathies induites par des ADC-MMAE. L’objectif de ce travail est donc de développer et caractériser un modèle murin de neuropathie induite par la MMAE afin d’utiliser cet outil pour la mise en évidence future de molécules neuroprotectrices.

Bénéfices attendus

De plus en plus d'études montrent que les mécanismes pathophysiologiques inhérents au développment de neuropathie périphérique induite par la chimiothérapie sont spécifique à chaque agent anticancéreux. Ainsi, par exemple, une stratégie thérapeutique efficace dans la prévention de la neuropathie périphérique induite par l'oxaliplatine (un agent anticancéreux alkylant indiqué principalement dans la prise en charge des cancers colorectaux), pourrait s'avérer infructeuse dans le cadre d'une neuropathie induite par la vincristine (un agent anticancéreux stabilisateur des microtubulues, principalement indiqué dans la prise en charge des leucémie lymphobloïde aiguë). Les "antibody drug conjugate" (ADC) associés à la monométhyle auristatine E sont de plus en plus nombreux sur le marché. Bien que la plupart des effets indésirables sytémiques associés aux chimiothérapies soient moindre avec les ADC-MMAE, ceux-ci induisent très fréquemment des neuropathies périphériques. Ce nouveau modèle de neuropathie induite par la MMAE serait un outil pertinent pour comprendre les mécanismes pathophysiologiques de ces neuropathies et pour la mise en évidence future de molécules neuroprotectrices. La découverte d'un stratégie thérapeutique efficace à l'aide de ce modèle, permettrait une translation chez l'Homme plus rapide et pour la prise en charge de neuropathies induites par plusieurs ADC (example: le polatuzumab-vedotin (lymphome diffus à grandes cellules B), le brentuximab-vedotin (lymphome de Hodgkin), le tisotumab-vedotin (cancer du col de l'utérus), le sofituzumab-vedotin (cancer urothélial) ).

Procédures

Chaque animal (soit 40 animaux) recevra une injection intrapéritonéale quotidienne pendant 7 semaines, et sera également soumis une fois par semaine pendant 7 semaines aux tests comportementaux suivants; le test de la plaque chaude pour évaluer la réponse à la chaleur, le test des filaments de von Frey pour évaluer la sensibilité tactile, le test du rotarod pour évaluer la coordination motrice et le grip-test pour évaluer la force musculaire. L'injection intrapéritonéale a été privilégiée par rapport à l'injection sous-cutanée et l'injection intra-veineuse. En sous-cutané, la MMAE peut comme de nombreux agents de chimiothérapie créer des lésions cutanées. Les injections seront répétées tous les deux jours pendant 7 semaines, ainsi la répétition des injections sera plus aisée en intrapéritonéal qu'en intraveineux. La pose d'un cathéter a été exclu afin de garantir une liberté de mouvement totale à l'animal nécessaire pour les tests comportementaux.

Impact sur les animaux

Les neuropathies périphériques induites par les ADC-MMAE se traduisent chez l'Homme par des troubles de la sensibilité, des douleurs neuropathiques ou des faiblesses. La MMAE est un agent ciblant les microtubules, tout comme la vincristine et le paclitaxel, deux agents anticancéreux "traditionnel". Nous avons dévellopé et caractérisé deux modèles de neuropathie induite par la vincristine et le paclitaxel. Dans ces modèles, nous observons l’apparition d’une allodynie mécanique suite à l’administration de vincristine. Cette allodynie se traduit par une hypersensibilité en réponse à un stimulus focalisé qui est l’application d’un filament de von Frey sur la voute plantaire. Les animaux ne présentent aucun trouble moteur (la coordination motrice et la force musculaire ont été évaluée). En dehors de la phase de test, les animaux ayant reçu de la vincristine et du paclitaxel présentent un comportement tout à fait similaire aux animaux témoins. Ils ne présentent aucun signe de souffrance ou de perte de poids. Ainsi, nous nous attendons à ce que les animaux recevant la MMAE présentent des symptômes similaires; ie. un hypersensibilité en réponse à un stimulus tactile provoqué, sans troubles moteurs associés.

Devenir

A la fin de l'expérimentation, les éventuelles altérations morphologiques associées à la MMAE seront mises en évidence par l’analyse histologique et immunohistologique des ganglions spinaux, du nerf sciatique et de l’innervation de la peau. Les prélèvements de GS, de nerfs sciatiques et de peau seront réalisés juste après la mise à mort. La mort sera donnée par dislocation cervicale après une anesthésie par inhalation d'isoflurane. L'ensemble des animaux seront mis à mort, puis les tissus du système nerveux sensitif seront prélèvés sur chaque animal (nerf sciatique, peau es pattes, ganglion rachidien dorsaux)

Remplacement

Il n'existe, à ce jour, aucune méthode alternative à l'expérimentation animale disponible qui reproduit l'ensemble des mécanismes mis en jeu à la génération d'une douleur induite par des cytotoxiques anticancéreux. Nous avons choisi un modèle dont la séquence d'injection des agents anti-cancéreux est la plus conforme aux protocoles de chimiothérapies neurotoxiques utilisés chez l'Homme. En parallèle de cette étude chez la souris, une étude in vitro évaluant l'effet de la MMAE seule ou conjuguée (brentuximab-vedotin) sur des neurones sensoriels humains dérivés d'iPSc (induced-pluripotents stem cells) est en cours. Ce modèle cellulaire nous permet de déterminer les mécanismes physiopathologiques (neurotoxicité, hyperexcitabilité, dérégulation du transport axonal, ...) mise en jeu en niveau du neurone sensitif humain, mais exclut les phénomènes de neuroinflammation inhérents aux neuropathies induites par la chimiothérapie, ainsi que toute la complexité des phénomènes aboutissant à la sensation douloureuse.

Réduction

Le nombre de 10 animaux par groupe a été calculé à partir de résultats (moyenne et écart-type) obtenus au cours d'une étude sur le modèle de neuropathie induite par la vincristine (un agent ciblant les microtubules, comme la MMAE) (Bessaguet, et al., 2018). Les résultats générés par les animaux du groupe MMAE de l'étude pilote (n = 5) pourront être utilisés pour l'analyse statistique de l'étude principale et ainsi permettre de réduire le nombre d'animaux du groupe MMAE de l'étude principale (de n = 10 à n= 5). Si les valeurs obtenues suivent la loi normale, nous utiliserons des tests statistiques paramétriques (ANOVA à deux facteurs, ANOVA, test t de Student). A l'inverse, si les valeurs ne sont pas distribuées normalement, nous utiliserons des tests non-paramétriques (Scheirer-Ray-Hare, Kruskal-Wallis et Mann et Whitney). L'analyse statistique sera réalisée à l'aide de deux logiciels; les logiciels R studio et Graph Pad Prism. Pour réduire le nombre d'animaux, chacun subira toutes les expérimentations les unes après les autres dans l'ordre chronologique : les injections, les tests de comportements puis la mise à mort pour prélèvements en fin d'expérimentation. Les prélèvements (peau, nerf et ganglions rachidiens dorsaux) seront effectués sur chaque animal mort (dislocation cervicale après anesthésie par inhalation d’isoflurane 3 %) avant qu'il soit placé dans le congélateur des cadavres.

Raffinement

Une étude pilote permettra d'évaluer l'effet de la MMAE à différentes doses (20, 50 et 100 µg/kg) sur l’état général des animaux et le développment d'une neuropathie sensitive sans troubles moteurs dans nos conditions d"hébergement : l’apparition de signes de souffrance ou de toxicité sera évaluée à l’aide d’une grille de suivi biquotidien et l'apparition de la neuropathie sensitive sera évaluée à l'aide de tests comportementaux. En fonction des résultats, cette étude pilote sera renouvelée avec des doses deux fois inférieures. Si aucun signe de souffrance ou de toxicité n’est observé au cours de cette étude pilote, alors nous procèderons à l’étude principale. Les animaux seront élevés dans des conditions d’hébergement (température et hygrométrie de l’environnement, densité d’animaux, présence systématique d’enrichissement, change régulier de la litière, nourriture et eau ad libitum, surveillance quotidienne de l’état général des animaux) qui respectent leur bien-être. Un temps d'habituation et/ou d’entrainement sera respecté pour chaque test comportemental afin de limiter le stress de l’animal et de réduire la variabilité des résultats. Seuls des test d'évitements seront utilisés pour l'évaluation de la sensibilité, et une valeur limite est établie pour chaque test à partir de laquelle l’animal est soustrait au stimulus même s’il ne présente aucun signe d'évitement. Les animaux exposés à la MMAE doivent présenter un comportement naturel similaire aux animaux Ctrl pour pouvoir particper à l'analyse comportementale. Les animaux présentant des signes de fatigue, troubles moteurs ou souffrance seront retirés du protocole. L’équipe de recherche maitrise les modèles de neuropathie chimio-induite et les tests de sensibilité associés qui requiert un savoir-faire et un suivi précis des réactions de l'animal.

Choix des espèces

Des modèles murins de NPICs ont déjà été validés, publiés et ont montré leur intérêt pour tester l'effet neuroprotecteur de molécules. Leur physiopathologie est très proche de celle de l'Homme. Nous utilisons un équipement adapté à la souris. Ce matériel est maitrisé par l’équipe et le porteur de ce projet, ce qui permet de limiter les étapes de mises au point et d’éviter une source de stress supplémentaire pour l’animal. Pour obtenir des résultats statistiquement fiables, malgré les faibles effectifs par lot, nous utilisons des souris présentant le moins de variabilité : même fond génétique, même âge, poids identique. Ces conditions sont les mieux réunies avec des adultes jeunes (7-8 semaines, poids 25-30g).

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Souris : 10
Rats : 15
Souffrances
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Devenir
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25 souris et rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Ils reçoivent l'injection d'un radiotraceur marqué au carbone 11 sous anesthésie, suivie d'une imagerie IRM et TEP, pour évaluer un marqueur de l'enzyme DYRK1A impliquée dans la maladie d'Alzheimer et la trisomie 21. Le porteur décrit une procédure peu douloureuse et prévoit une analgésie en cas de douleur, les animaux étant tués en fin d'étude pour des prélèvements. Il affirme que le devenir d'un radiotraceur dans un organisme vivant ne peut pas être étudié in vitro.

Objectifs

L’imagerie fonctionnelle TEP (Tomographie par Emission de Positons) est un outil clinique aujourd’hui indispensable pour le diagnostic de nombreuses pathologies. Le principe est d’injecter une molécule radioactive au patient afin de suivre sa distribution dans l’organisme grâce à la caméra. Le développement de nouveaux radiotraceurs est donc d’un intérêt majeur pour venir compléter la gamme d'outils diagnostiques dont disposent les médecins. La tyrosine kinase DYRK1A est connue pour être impliquée dans certaines maladies neurodégénératives, comme Alzheimer ou la trisomie 21. Le projet a pour but de développer un radiotraceur marqué au Carbone 11 (11C) à partir du composé prometteur EHT-1610, possédant une excellente affinité et sélectivité pour cette enzyme. Il n'existe pas de technique permettant d'étudier cette cible de façon spécifique et non invasive, bien que cela puisse être un outil pertinent afin de mieux comprendre son implication dans divers maladies. La synthèse du [11C]EHT-1610 est opérationnelle et le radiotraceur a été testé avec succès chez le rongeur sain. Ces travaux nécessitent maintenant d’être complétés par des études dans un cadre pathologique. Cette demande d'autorisation porte donc sur l'étude du comportement du radiotraceur chez 2 modèles murins transgéniques, un de rat et un de souris, présentant une surexpression de DYRK1A. La première étape consiste à étudier la distribution du composé chez le rat pathologique, afin de comparer ces résultats aux données dont nous disposons déjà pour le rat sain. Dans un second temps, nous sommes actuellement en train d’étudier la spécificité de la fixation du radiotraceur à DYRK1A chez le rat sain, par mise en compétition avec d’autres molécules connues ayant une affinité pour la cible, et nous souhaitons reproduire ces travaux chez les rats pathologiques. Il sera ainsi possible de comparer les niveaux de captation dans les différents organes entre les animaux sains et pathologiques, avec ou sans administration de compétiteur. Enfin, le comportement d’un radiotraceur pouvant être différent d’une espèce à l’autre, nous souhaitons étudier la distribution du radiotraceur chez la souris sur-exprimant la cible dans les mêmes conditions expérimentales. Nous disposerons alors d’un panel complet de tests permettant de valider l’intérêt de notre méthode d’imagerie.

Bénéfices attendus

La validation du [11C]EHT-1610 comme marqueur pour l’imagerie TEP permettra de mieux comprendre l’implication de DYRK1A dans les processus physiologiques et pathologiques et d’aider au traitement des maladies du système nerveux central.

Procédures

Injection d'un radiotraceur sous anesthésie générale suivi d'une imagerie IRM/TEP. Les rats sont imagés 2 à 3 fois (partie haute et basse du corps séparément puis, si les résultats sont concluants, une troisième fois en présence d’un compétiteur) et les souris 1 fois (et seulement si les résultats chez le rat sont concluants). Pour chaque session d'imagerie, l'animal est anesthésié environs 1h, incluant environs 10 min d'imagerie IRM et 30 min d'imagerie TEP auquel s'ajoute le temps de préparation de l'animal (mise en place de l'abord veineux et positionnement dans le berceau d'imagerie).

Impact sur les animaux

En théorie, faible. Les animaux sont manipulés sous anesthésie générale. Les seules nuisances attendues sont donc le stress à l’induction de l’anesthésie et au réveil et une éventuelle douleur au point d’injection (jamais observée jusqu’à aujourd’hui dans nos expériences ultérieures). Concernant l’étude de compétition, la littérature scientifique et nos résultats préliminaires avec l’EHT-1610 ne montrent pas de toxicité aigüe dans nos conditions expérimentales et les animaux seront mis à mort sans réveil afin de réaliser des prélèvements d’échantillons post-mortem.

Devenir

Les animaux seront mis à mort en fin de projet pour prélèvement d'échantillons biologiques post-mortem.

Remplacement

Pour comprendre le devenir d’un radiopharmaceutique dans un organisme vivant, les essais in vitro sont pour l’instant insuffisants (grande complexité des processus physiologiques) et l’évaluation ne peut se faire que sur l’animal vivant. L’EHT-1610 a cependant déjà fait l’objet de nombreuses études in vitro permettant d’attester de son excellente affinité en tant qu’antagoniste (IC50 = 0.36 nM et validation de la méthode de blocage de la fixation de l’ATP à l’enzyme par cristallographie) et sélectivité pour DYRK1A (en comparaison de 339 autres kinases), ce qui en fait déjà un candidat médicament prometteur.

Réduction

Avant de débuter cette étude sur des modèles pathologiques, des travaux préliminaires ont été réalisés chez le rongeur sain afin de vérifier la faisabilité technique de l'utilisation de la molécule radio-marquée en imagerie TEP. Les imageurs TEP précliniques, mis en service à partir des années 2000, permettent de valider un nouveau radiotraceur avec un nombre limité d’animaux, en réduisant fortement le besoin de recourir aux méthodes ex vivo. Le protocole étant peu invasif, un même animal pourra être réutilisé pour plusieurs sessions d'imagerie, réduisant ainsi le nombre total d'animaux nécessaire. Les études de compétition ne seront réalisées que si les résultats en amont sont concluants. La littérature scientifique et nos résultats préliminaires avec l’EHT-1610 ne montrent pas de toxicité aigüe dans nos conditions expérimentales. Les animaux seront commandés par petit groupe et le projet prendra fin lorsque nous disposerons de suffisamment de données, limitant ainsi le nombre total d’animaux.

Raffinement

Tous les animaux sont hébergés en animalerie conventionnelle respectant leurs besoins physiologiques et comportementaux. Les caméras μTEP/μIRM ainsi que l'ensemble de l'environnement technique sont adaptés aux rongeurs, permettant ainsi d'étudier in vivo le devenir d'une molécule tout en respectant leurs besoins physiologiques. Afin de limiter leurs mouvements durant l'imagerie et de maintenir des conditions physiologiques correctes, les animaux seront anesthésiés par voie gazeuse (isoflurane dans un mélange O2/N2O) avec un monitoring de température et un suivi de la fréquence respiratoire. Les administrations se font sans recours à la chirurgie. Un radiotraceur devant, par définition, être formulé en solution injectable et administré à dose « traceuse », c'est à dire sans effets biologiques ou radiologiques, aucune douleur n'est attendue suite à son administration. Si, malgré ces précautions, une douleur est constaté, des antidouleurs seront administrés. Pour cela, nous surveillerons le comportement de l'animal durant les 24 heures suivants l’imagerie afin de contrôler l'absence de signes visibles de douleur (prostration, perte de poids, état anormal du poil ou des yeux, ...) ou de problème au niveau du point d'injection (démangeaisons, état anormal de la peau, ...). Pour le rat, il est prévu un traitement à la buprénorphine adapté, sur la base de 0,05 mg/kg sc 2 à 3x/jour, pendant 2 jours. La non-résolution de cette douleur est considérée comme un point limite et entrainera une mise à mort de l'animal. Les souris n’étant imagé qu’une seule fois, l’apparition d’une douleur entrainera une mise à mort anticipé comme prévu en fin de protocole. Lors de nos essais préliminaires, l’EHT-1610 était bien toléré lors de son utilisation comme compétiteur.

Choix des espèces

Le rat et la souris sont les 2 espèces de référence pour ce type d'étude et nous disposons de matériel et de protocoles expérimentaux bien adaptés aux rongeurs. La souris présente l'avantage de pouvoir être imagée en intégralité dans notre caméra TEP, ce qui est particulièrement intéressant pour étudier globalement la distribution d'un nouveau radiotraceur. La taille plus importante du rat permet d'imager des parties du corps plus petites, comme les structures cérébrales. Des différences de comportement du radiotraceur entre espèce sont aussi parfois observées, même entre rongeurs. Le suivi de l'évolution du modèle animal durant la vie des individus ne présente pas d'intérêt pour notre étude. En effet, le niveau d’expression de la cible reste stable au cours du temps. Nous nous focaliserons donc sur de jeunes adultes de façon à avoir des animaux en bonne santé (et limiter les risques d'incidents durant l’expérimentation) et d’un poids raisonnable (compatible avec le volume restreint du berceau de l’imageur).

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    • Toxicologie (hors obligations réglementaires)
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    • Système nerveux
Souris : 3600
Rats : 1840
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 5440
▲ -
Devenir
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 5440

5 440 souris et rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent des administrations répétées puis une injection intracérébrale sous anesthésie, avant d'être mis à mort par décapitation, y compris des nouveau-nés décapités à la guillotine ou après refroidissement, pour tester ex vivo des molécules candidates de laboratoires clients. Le porteur indique que ces gestes peuvent provoquer stress, inflammations, infections et blessures de l'œsophage. Il décrit une activité de prestation pour l'industrie pharmaceutique et affirme que ces enregistrements sur tissu vivant constituent la "meilleure approche".

Objectifs

Les groupes pharmaceutiques et les sociétés biotechnologiques souhaitent avoir des informations pharmacologiques fonctionnelles sur leurs molécules en développement pour traiter des maladies du système nerveux central ou pour traiter la douleur. D’autre part, pour une meilleure 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 phases précliniques réglementaires, il n’est pas possible de tester les effets des molécules sur de grandes quantités 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). A l’importance de mise au point de nouvelle molécule, il faut ajouter le développement de modèle rongeur génétiquement modifié. Ces modèles permettent de mimer 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 nerveuses de système nerveux central de rongeurs, traités par des molécules directement dans ce système nerveux central, permet une étude sur l'activité du composé et une information sur ses mécanismes d’action dans le modèle rongeur considéré. Pour ce faire, nos laboratoires utilisent deux types de technique, le Multi-Electrode Array (MEA) = enregistrements extracellulaires multipoints avec circuit imprimé d’électrodes et le Patch = un enregistrement à l'échelle du neurone. Le projet vise à déterminer, ex vivo, 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 molécules.

Bénéfices attendus

Notre projet permet de mieux caractériser, évaluer et comprendre les effets de futurs candidats médicaments pour traiter les pathologies du système nerveux central. 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 aigüe, injectés directement dans le cerveau constitue la meilleure approche car elle permet : - de franchir la barrière hémato-encéphalique ; - 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 passage de la barrière hémato-encéphalique et des problèmes de pharmacocinétique. Ce projet permet ainsi d’affiner la sélection et l’orientation du développement de futurs médicaments avant de lancer les premières étapes précliniques couteuses de leur mise sur le marché.

Procédures

Les animaux seront administrés deux fois par jour avec une manipulation de 5 minutes maximum par animal, soit 10minutes da manipulation au total par jour. Ces injections pourront durer trois mois, mais durent en moyenne trois semaines au cours de nos études. Ces multiples manipulations et peuvent souffrir d’inflammation ou de blessure à l’œsophage en fonction des sites d’injections choisis. Tous les animaux subiront l’injection intracérébrale, durant 30-45 minutes sous anesthésie générale et analgésie. Les nuisances pouvant apparaitre sont des inflammations aigues, des infections et, en conséquence indirecte, un défaut de reconnaissance et de soin de la part des mères pour les individus entre 0 et 21 jours post naissance (c’est-à-dire non sevrés). Les temps de mise à mort varient en fonction du moyen utilisé mais n’excèdent pas dix minutes sous anesthésie et analgésie quand cela est nécessaire. Pour les Rats et Souris < P5 sont anesthésiés sur un bloc froid réfrigérant, sans contact direct, jusqu’à perte des réflexes au pincement d’une patte postérieure, puis décapités avec une paire de ciseaux adaptés, il temps entre l’anesthésie et la mise à mort est de 7 min ; Pour lesP5 < Rats et Souris P10 : les animaux seront anesthésiés par induction gazeuse à l’isoflurane (3.5% rat et 2.5% souris) puis décapités grâce à une guillotine adaptée, pour un temps de manipulation de maximum 7min. Si les animaux sont mis à mort par exsanguination, la totalité de l’intervention est de 12 minutes et passe par une anesthésie gazeuse, puis une analgésie sous masque anesthésique, 5 minutes d’attente et enfin exsanguination.

Impact sur les animaux

Nous avons une procédure qui peut amener à des effets indésirables. La procédure peut par : *-la manipulation régulière d’un animal, générer du stress ; *-l’injection régulière, provoquer des effets indésirables au site d’injection comme des inflammations, des infections, de blessure de l’œsophage ; *- la mise à mort par perfusion intracardiaque sous anesthésie gazeuse peut amener un stress premortem important ; *-la nature des animaux génétiquement modifiés, créer des douleurs auxquelles les animaux ne peuvent s’échapper ; *-l’injection intra-cérébrale peut induire des problèmes de type opératoire et post-opératoire, comme des inflammations aigues, des infections et une conséquence indirecte : un défaut de reconnaissance et de soin de la part des mères pour les individus opérés entre 0 et 21 jours post naissance.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort pour mesurer l’efficacité du traitement par la molécule à tester. Ces mises à mort seront nécessaires pour assurer l’évaluation d’efficacité et la détermination des mécanismes d’action de futurs candidats médicament, grâce aux modèles d’animaux mimant les pathologies neurodégénératives et à la maîtrise des protocoles d’enregistrement d’activité électrique cérébrale.

Remplacement

Nos évaluations ou caractérisations nécessitent de pouvoir réaliser des observations sur des réseaux neuronaux natifs et connectés, « donc plus physiologiques ». Il n’est pas envisageable de réaliser sur l’Homme ces tests que nous proposons. Nous devrons, en effet, tester des molécules avec des effets potentiellement inconnus, en les administrant à un organisme vivant. De plus, nous utilisons des 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

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 et des problèmes de pharmacocinétique. Grâce à notre expérience sur les projets antérieurs, nous avons déterminé un nombre suffisant d’animaux nous permettant de valider nos enregistrements. Compte tenu des variations du taux de réussite attendu lors de l’injection intracérébrale au cours des études utilisant cette procédure, nous adapterons ce nombre grâce à une étude pilote qui sera réalisée avant d’introduire plusieurs conditions de test. Cette étude pilote ne sera pas réalisée si les données de notre client sont suffisantes pour garantir une significativité. Les enregistrements validés sont rassemblés par condition pour l’analyse. Nos analyses statistiques des résultats permettrons de déterminer l’efficacité du test. Lors de l’étude pilote, nous pourrons évaluer la significativité statistique et si elle n’est pas atteignable, l’étude sera suspendue. Si celle-ci est présente, l’étape suivante pourra donc être menée en poursuivant par 4 conditions différentes au maximum.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en groupe sociaux (4 souris adultes et 2 rats adultes/cage). Ils bénéficient d’enrichissement adaptés, 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 et l’information est conservée et partagée dans les documents de renseignement de la lignée. .Les animaux préalablement administrés 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. Un contrôle de l’apparition d’infection ou d’inflammation sera effectué. Si un animal infecté apparait, il sera sorti temporairement du projet et le vétérinaire sera consulté pour un traitement adapté jusqu’à récupération. Les animaux génétiquement modifiés auront une semaine d’acclimatation et un mois de temps d’hébergement, maximum. Il se fera en groupes sociaux en mélangeant les génotypes pour assurer la meilleure expression de phénotypes normaux. Chaque lignée modifiée aura une documentation de suivi spécifique. Ces animaux seront asymptomatiques. L’injection intracérébrale sera précédée d’une prémédication et suivi par des soins antalgiques et enfin d’une couverture antalgique et de suivi clinique deux fois par jours. Les animaux seront mis à mort sous anesthésie gazeuse et analgésique pour assurer l’enregistrement des activités neuronales.

Choix des espèces

La grande quantité d’informations scientifiques disponible sur le fonctionnement du système nerveux central des rongeurs, ajoutée à la maîtrise de leurs élevages, de leur génétique, de leur relative petite taille et au développement de technique d’enregistrements électrophysiologiques sur explants vivants font de ces espèces un modèle de choix pour l’évaluation pharmacologique de molécules. Ponctuellement, nous utilisons d’autres lignées de ces espèces, 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 pouvons travailler aussi bien avec des animaux nouveaux nés, juvéniles, adultes ou âgés en fonction des cibles fonctionnelles à observer et de l’évolution de la pathologie considérée (maladies neurodégénératives le plus souvent). 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.

  • Recherche appliquée
    • Troubles nerveux
Souris : 360
Rats : 360
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 720
▲ -
Devenir
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 -
 -
 720

360 souris et 360 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une chirurgie cérébrale leur implante des canules profondes, suivie de sessions de prélèvement de trois à quatre heures reliées par des câbles et d'un isolement post-opératoire. Le projet mesure l'effet de candidats médicaments sur l'activité cérébrale, le porteur qualifiant la technique de "translationnelle". Il affirme que les cultures de neurones ne suffisent pas et que le retrait de la canule laisserait des lésions "non compatibles avec une vie dans de bonnes conditions".

Objectifs

La concentration de molécules (e.g. neurotransmetteurs) spécifiques dans des régions cérébrales précises est modifiée dans certaines conditions psychiatriques ou neurologiques ; étudier ces facteurs peut informer sur l'efficacité de candidats traitements dans le traitement de ces pathologies, ou sur leur mécanisme d'action. Le projet consiste à évaluer l'effet de nouveaux candidats médicaments sur l'activité métabolique cérébrale chez le rongeur. La méthode de microdialyse cérébrale peut être réalisée sur animal anesthésié ou vigile. Cette méthode consiste à recueillir et à analyser certaines substances chimiques présentes dans le milieu extra cellulaire interstitiel du parenchyme cérébral. Outre l'évaluation de l'efficacité de nouvelles thérapies, la microdialyse cérébrale peut aider à la compréhension d’événements neurologiques.

Bénéfices attendus

La recherche de nouvelles thérapies est indispensable pour améliorer les conditions ainsi que l’espérance de vie des patients atteints de maladies neurologiques. La technique de microdialyse est une méthode translationnelle qui permet d'évaluer l'effet de nouvelles substances pharmacologiques sur les concentrations de substrats cérébraux telles que des neurotransmetteurs ou des acides aminés sans avoir recours à une extraction tissulaire. Cette méthode permet de mieux comprendre les relations entre neurotransmission et modifications comportementales chez le petit animal.

Procédures

La collecte de dialysats cérébraux nécessite une intervention chirurgicale sous anesthésie générale (entre 1h et 1h30) afin de placer la ou les canules dans des régions cérébrales situées en profondeur. Lors de la collecte des microéchantillons ou dialysats, les animaux sont reliés à une seringue et un collecteur de fraction par l'intermédiaire de câbles/cathéters en polyéthylène (les durées de sessions de perfusion/prélèvement sont en général de l'ordre de 3 à 4 h). Les animaux recevront des administrations de candidats traitements en général par bolus (durée de l'ordre de la seconde), de manière aigue ou chronique.

Impact sur les animaux

Des douleurs peuvent être liées à l'implantation d'électrodes au niveau cérébral (ces animaux seront placés sous traitement analgésique qui sera adapté sous contrôle vétérinaire). Suite à la chirurgie, les animaux sont isolés pour protéger la canule de microdialyse (cependant, ils gardent un contact visuel, sonore et auditif avec leurs congénères). Les animaux peuvent perdre du poids ou une plaie peut se former au niveau de la zone d'implant en raison d'une infection post-chirurgicale. Lors du test, les animaux sont connectés pendant plusieurs heures à des cables pendant la diffusion du perfusat et la collecte du dialysat suite à l'administration d'une substance pharmacologique.

Devenir

Les rongeurs seront euthanasiés à la fin des expériences car des prélèvements de tissu (cerveau) seront réalisées, pour dosage de biomarqueurs ou pour vérifier le placement de la sonde. De même, le retrait de la canule implantée pourrait entraîner des lésions non compatibles avec une vie dans de bonnes conditions.

Remplacement

Afin de limiter le nombre d'animaux utilisés, des modèles alternatifs ont été développés au laboratoire mais ne permettent de mesurer que la présence de certaines molécules secrétées par des cultures primaires de neurones. Néanmoins, l'efficacité de nouveaux traitements doit également être démontrée sur des modèles plus complexes (modèles animaux) permettant ainsi d'évaluer l'effet de substances pharmacologiques sur l'activité métabolique cérébrale.

Réduction

Les analyses statistiques seront affinées pour utiliser le nombre minimum d'animaux; les tests qui seront appliqués ne sont pas encore connus (mise en place de la technique), des études de variabilité et d'homogénéité seront réalisées pour déterminer les analyses les plus pertinentes (paramétriques ou non paramétriques). Des prélèvements de sang ou d'organes peuvent être également ajoutés à la fin des expériences pour compléter les analyses et éviter l'utilisation d'autres animaux.

Raffinement

Les procédures décrites ont été optimisées pour limiter la douleur chez l'animal. Les animaux reçoivent un traitement analgésique général au début de la chirurgie puis pendant 48 h et un traitement analgésique local supplémentaire pendant la chirurgie. Lors de la chirurgie, l'implantation d'une canule peut induire une hémorragie. Si cette dernière ne peut être maitrisée, l'animal sera euthanasié. Suite à la chirurgie, les animaux vont être pesés quotidiennement pendant 48 heures pour évaluer leur récupération. Un rat montrant une perte de poids supérieure à 15%, des signes de souffrance (poil hérissé, manque de toilettage) ou une atteinte locomotrice (démarche anormale, chutes...) sera euthanasié. Les conditions d'hébergement sont également optimisées avec la présence d'un enrichissement adapté (bois à ronger par exemple). Les animaux isolés sont hébergés dans des cages transparentes leur permettant de voir, sentir et entendre leurs congénères. Dans certains modèles, l'activité métabolique permet de compléter l'analyse comportementale et raffiner le modèle. Il arrive que l’animal se gratte au niveau de l’implant, endommageant les tissus autour de l’implant. Dans ce cas, l’animal est désinfecté quotidiennement avec une solution antiseptique. Un antibiotique peut être administré, le cas échéant.

Choix des espèces

Les études de mesure de l'activité métabolique cérébrale sont effectuées chez le rongeur (souris ou rat) car ces modèles sont translationnels. Le choix de l’espèce (souris ou rat) est souvent lié aux études préalablement réalisées (études de pharmacocinétique par exemple) et à la disponibilité de la molécule. On utilisera de préférence la souris lorsque la molécule est en quantité limitée. Le choix de l'espèce peut aussi être lié au modèle expérimental choisi. Par exemple, certains modèles mimant la maladie de Parkinson ont été préférentiellement développés chez le rat. Les rongeurs (rats, souris) sont testés une fois sevrés, l’âge peut varier entre 3 semaines et 2 ans, conformément aux données historiques et à la bibliographie scientifique).

  • Recherche appliquée
    • Troubles nerveux
  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Souris : 60
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 60
▲ -
Devenir
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 -
 60

Pendant les quatre semaines du test TouchScreen, des souris mutantes reçoivent une eau acidifiée progressivement jusqu'à un pH de 2,3, et pour un autre test elles sont enfermées environ 45 minutes dans un cylindre, exposées à des sons allant jusqu'à 110 dB. 60 souris issues de trois lignées mutantes et de deux groupes témoins vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes mises à mort en fin de projet pour des analyses histologiques et moléculaires. Elles subissent aussi l'implantation d'une puce sous la peau, puis, sous anesthésie, une tomographie par cohérence optique et une électromyographie par aiguilles avec stimulation électrique de 8 mA, ainsi qu'un suivi dans l'arène du Live Mouse Tracker. Les mutations étudiées sont celles du syndrome BBSOA, une maladie génétique rare de l'enfant, et le porteur renvoie les pistes thérapeutiques "à long terme". Il écrit avoir défini "des points limites éthiques", sans dire lesquels.

Objectifs

Les troubles neurodéveloppementaux (NDD) sont des maladies complexes et hétérogènes présentant des symptômes associés à un développement anormal du cerveau pouvant entraîner plusieurs déficits comportementaux, tels des troubles de l'attention/hyperactivité, les troubles du spectre autistique, une déficience intellectuelle, l'épilepsie ou encore les troubles d'apprentissage. Les NDD englobent plusieurs dysfonctionnements cérébraux développementaux, qui se manifesteront par des troubles neuropsychiatriques ou une altération de la fonction motrice, de l'apprentissage, du langage ou de la communication non verbale avec une grande variabilité et différents degrés de gravité. Des études récentes ont révélé un rôle essentiel du développement cortical embryonnaire dans la physiopathologie des NDD, mais la génétique et les mécanismes sous-jacents sont encore méconnus. En particulier, un gène joue un rôle crucial dans le développement du cerveau. Des mutations sur ce gène entraine l’apparition du syndrome Bosch-Boonstra-Schaaf optic atrophy (BBSOA), qui est une maladie génétique rare, décrite pour la première fois en 2014. Les patients présentent une multitude de symptômes neuronaux et comportementaux, y compris, un retard développemental, une déficience intellectuelle, un trouble du spectre autistique, un trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité, des convulsions, une déficience visuelle et auditive. L'objectif de ce projet est de mieux comprendre comment les mutations de ce gène peuvent causer le syndrome BBSOA. Certains des symptômes observés chez les patients BBSOA fournissent déjà des indices importants sur le rôle de ce gène dans le développement du cerveau. En outre, des corrélations entre la génétique et le comportement commencent à être caractérisées chez les patients atteints de BBSOA. Néanmoins il est nécessaire d’étudier de façon approfondie des modèles animaux qui permettront de reproduire les mutations génétiques décrites chez l’Homme. Au cours de ce projet nous caractériserons le comportement de 3 lignées de souris présentant des différentes mutations sur ce gène. Cela nous permettra de mieux comprendre comment les mutations contribuent aux différentes anomalies du développement neurologique chez les patients atteints du syndrome BBSOA.

Bénéfices attendus

Les troubles neurologiques du développement sont des maladies neuro-développementales qui impliquent un dysfonctionnement de l’apprentissage, la mémoire, la perception, le langage, la résolution de problèmes et/ou l’interaction sociale. Ces troubles sont principalement d’origine génétique et se manifestent au cours de la petite enfance. Ce projet de recherche expérimentale se focalise sur un gène dont le rôle clé pendant le développement cortical est bien connu et dont plusieurs mutations conduisent au syndrome appelé BBSOA. Les enfants atteints de cette maladie présentent des déficits cognitifs et comportementaux, des crises d’épilepsie au jeune âge et montrent des retards dans l’apprentissage et dans le langage. La majorité des patients (>80%) diagnostiquée présente des troubles du spectre autistique (TSA). Les études récentes à ce sujet ont permis de mettre en évidence des anomalies cérébrales, notamment dans les régions du cerveau impliquées dans le langage et l’abstraction. Pour approfondir la compréhension de l’impact fonctionnel des mutations de ce gène, le projet global vise à mieux caractériser les mécanismes dans le cerveau qui sous-tendent les déficits cognitifs des enfants malades. En particulier, cette étude comportementale qui sera comparée avec celle clinique permettra d’étudier l’impact fonctionnel des mutations du gène dans le contexte des TSA avec le but à long terme de déboucher sur des pistes thérapeutiques.

Procédures

Les animaux seront soumis aux interventions suivantes : - Implantation sous-cutanée d'une puce sera faite sur les animaux. Elle se fera sous anesthésie et avec une couverture antalgique (durée = 30 minutes) - Injection intra-péritonéale d'anesthésique (durée = 5 secondes) (deux fois)*. -Tomographie par Cohérence Optique (durée = 10 minutes). - Electromyographie permettant la mesure neurophysiologique de la fonction motrice et sensorielle (durée = 10 minutes), insertion d'électrodes à aiguille + stimulation électrique (0,1 ms, 8mA). Les aiguilles sont insérées à travers la peau de l'animal à une profondeur de 1 à 2 mm. - Injection sous-cutanée d'antidote de l'anesthésique (durée = 5 secondes). -Consommation d'eau acidifiée lors du test TouchScreen (4 semaines). - Contention des animaux dans un cylindre fermé lors du test d'altérations des capacités de filtrage de l'information. Dans ce test des sons de 110 dB pour une durée de 40 msec et d'autres plus faibles (65-70-75-85-90 dB ; durant 10 msec) sont présentés à l'animal. Chaque type de stimulus est présenté 10 fois aléatoirement durant le test. Un intervalle de 20 sec sépare 2 stimuli. Avec 11 types de stimuli présentés 10 fois, une session dure environ 45 min.

Impact sur les animaux

Les animaux subiront une implantation d'une puce d'identification par radiofréquence en sous-cutanée sous anesthésie gazeuse. Lors des périodes d'analyse du test Live Mouse Tracker, ils seront simplement transférés dans une arène de 50 cm de côté qui disposera de sciure, boisson et aliment qu'ils pourront explorer. Lors de la Tomographie par Cohérence Optique et de l'électromyographie ils auront une anesthésie chimique avec une injection intrapéritonéale. Pour le test du Touchscreen, l'eau des biberons des cages d'élevage sera acidifiée pendant les jours de test. . Il y une acidification progressive de l’eau (acide citrique 1,5%) de pH 7 à pH 2,3. Lors de la période précédant le test l’animal subit une habituation au lait fraise (12% de sucre) dans biberon pendant 15 min par jour ainsi qu’une variation du pH de 7 à 3 (semaine 1). Puis lors du test le pH varie de 2,8 à 2,3 (semaines 2 à 4). Pour le test d'altérations des capacités de filtrage de l’information, l’animal est placé dans un cylindre fermé.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin du projet afin de réaliser des analyses histologiques et moléculaires.

Remplacement

Cette étude comportementale sera complémentaire d'études in vitro sur des cellules de patients BBSOA porteurs des différentes mutations. Ceci permettra de décrypter les anomalies cellulaires et moléculaires à la base du trouble du développement BBSOA. Néanmoins, la présence d’anomalies comportementales des patients ne pourra pas être reproduite in vitro et nécessite donc l’utilisation d’animaux pour mieux comprendre l’impact/ le lien des mutations sur le phénotype neurodéveloppementale.

Réduction

Dans un souci de réduction, le nombre d'animaux pour chaque expérience sera limité à celui nécessaire à la validation d'un effet significatif. Nous utilisons une stratégie de croisement qui permet d'utiliser tous les animaux générés, et les mêmes animaux seront utilisés dans les différents tests comportementaux. Nos études antérieures nous montrent qu’un nombre minimal de 12 animaux par groupe est nécessaire pour obtenir une réponse significative. Enfin, pour réduire le nombre d’animaux seulement 2 groupes contrôles seront utilisés pour 3 groupes expérimentaux présentant des mutations.

Raffinement

Afin de réduire l'inconfort des animaux, la durée minimale sera appliquée pour chaque test, afin de réduire le stress auquel seront exposés les animaux. Des phases de récupérations entre les différents tests seront prévues. De plus, afin d'améliorer le bien-être animal au cours de notre étude, les besoins physiologiques des animaux seront respectés (cages propres, nids d'enrichissement) permettant une réduction du stress et de limiter au maximum la souffrance des animaux. Les animaux seront surveillés quotidiennement et auront un accès illimité à l'eau et à la nourriture. Ils subiront la pose d'une puce sous-cutanée sous anesthésie et avec une couverture antalgique suite à laquelle une attention particulière sera effectuée afin de vérifier la bonne cicatrisation. Nous utiliserons du gel ophtalmique hydratant durant les implantations pour éviter un dessèchement oculaire. Le réveil de l'animal se fera sur une couverture chauffante (37°C), qui permettra un retour progressif de la température corporelle de l'animal. Nous avons défini des points limites éthiques dans le cadre de la procédure expérimentale. Un antiseptique local par spray pourra être administré si besoin. De la même manière lors de l'Electromyographie et de la Tomographie par Cohérence Optique une anesthésie sera faite pour éviter tout stress. Les animaux seront injectés en sous-cutané avec un antagoniste de l'anesthésique après les tests et placés sur une couverture chauffante (37°C) jusqu’à leur réveil. Les animaux seront ensuite replacés dans leur cage d’hébergement et surveillés quotidiennement.

Choix des espèces

Nous avons choisi la souris en raison de ses similarités génétiques avec l'Homme, ainsi que la facilité avec laquelle son génome peut être manipulé et analysé. Grâce aux progrès des technologies de manipulation génétique, il est aujourd’hui possible d’introduire des mutations génétiques chez la souris et modéliser donc une maladie génétique humaine chez la souris. Les manipulations génétiques nous permettent de simuler in vivo des altérations de l’expression de gènes ou de la physiologie cellulaire, caractéristiques de pathologies humaines. La génération et l’analyse de ces modèles pourront nous être utiles dans la compréhension des mécanismes à la base de la maladie génétique et au développement de nouvelles thérapies. Les animaux utilisés seront des jeunes adultes et âgés de 6 à 9 semaines. Cet âge a été choisi car le développement du cortex est terminé, mais ce dernier est encore plastique. De plus les systèmes visuels et auditifs sont aussi matures.

  • Recherche appliquée
    • Troubles nerveux
Rats : 192
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ -
▲ 192
Devenir
 -
 -
 -
 192

192 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Ils reçoivent cinq injections de nitroglycérine destinées à déclencher une migraine et cinq injections contrôle, avec un test de douleur au filament de von Frey sur la patte. Le projet vise à mettre au point un modèle de migraine qu'une société pourra proposer à ses clients pour développer des candidats médicaments. Le porteur indique que les effets à long terme de ces injections sont inconnus, ce qui justifie selon lui la mise à mort des rats en fin d'étude.

Objectifs

Ce projet a pour objectif de mettre au point un modèle de migraine chronique chez le rongeur. La Nitroglycérine est un déclencheur de migraine connu chez l’homme et est donc un bon candidat pour l'induction d'un tel modèle (injections intrapéritonéales répétées).

Bénéfices attendus

Le projet va permettre à la société de mettre au point un nouveau modèle au plus près des conditions clinique pour ainsi offrir à ses clients la possibilité de développer de nouveaux candidats médicaments. Le but est de permettre le développement d’analgésiques ciblés sur les mécanismes de ces douleurs causés par l’administration répétées de Nitroglycérine.

Procédures

Les animaux recevront 5 injections intrapéritonéales de Nitroglycérine (NTG) et 5 injections de produits contrôles et auront un test comportemental de douleur (monofilament de von frey) au niveau de la patte sur 4 jours (J0 ou J1, J5, J7, J9) à raison de 2 tests (avant et après injection) et de 6 à 9 stimulations par test.

Impact sur les animaux

Suite à nos recherches bibliographiques, peu d’informations sont données sur des effets secondaires de ce modèle. Nous serons donc particulièrement attentifs aux signes cliniques notables et sévères. Certaines nuisances sont connues : -Douleur aigue lors de l’injection intrapéritonéale de NTG ou de son véhicule (5 fois), -Isolement des animaux lors des tests (à J0 ou J1, 5, 7 et 9) durant 30 min à 2h30. -Douleur aigue lors de l’injection de produits contrôles (5 fois).

Devenir

Les effets de l’injection répétée de nitroglycérine chez le rat (5 injections) ne sont pas connus sur le long terme (après J11). De ce fait, dès la fin de la phase expérimentale, les animaux sont mis à mort par du personnel habilité selon les procédures recommandées..

Remplacement

Les possibilités de remplacement par substitution complète de l’expérimentation animale sont encore limitées dans le domaine de l’étude de la douleur, mais nous les mettrons en place dès qu’elles sont scientifiquement validées. La douleur est détectable au niveau physiologique et comportemental et elle est donc impossible à mesurer autrement que sur animal vigile.

Réduction

Pour chaque étude, le nombre d'animaux utilisé est réduit au minimum nécessaire pour l’obtention d’informations robustes et statistiquement pertinentes. Le nombre d’animaux par groupe de traitement a été fixé à n=12 en se basant sur les données bibliographiques disponibles. En fonction du design de chaque étude (groupes appariés ou indépendants, mesures répétées ou non) et de la distribution des valeurs (conformité à la loi normale), un test paramétrique ou non paramétrique sera réalisé.

Raffinement

Pour l’induction du modèle, nous avons choisi les doses les plus basses pour obtenir une allodynie mécanique au niveau des pattes postérieurs. Pour le test de douleur, nous avons choisi une gamme de monofilaments et un cut-off (monofilament avec le plus gros diamètre) adaptés (littérature + expérience professionnelle sur plusieurs études et différents modèles animaux). Les animaux sont stabulés durant 1 jour dans la salle d’expérimentation avant le jour de test afin de les habitués à l’environnement. De plus, ils sont habitués au dispositif de test durant 30 min avant le début du test, afin qu’ils soient calmes. De plus, les animaux sont stabulés dans des salles à atmosphère contrôlée (température : 22 ± 2°C) sous un cycle jour/nuit de 12 heures (lumière de 06:30 à 18:30) avec eau et nourriture ad libitum. Un enrichissement du milieu (briquettes à ronger et tunnel) est apporté aux animaux. 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 (ex. : suivi pondéral et de l’état général journalier, recherche de comportements spécifiques de mal-être) est mis en place lorsque les animaux sont inclus dans des procédures le requérant. Le suivi est réalisé par le technicien en charge de l’étude ou à défaut par un autre technicien (formé à l’expérimentation animale niveau I ou II et spécifiquement au comportement des rongeurs dans le domaine de la douleur). Enfin, un arbre de décision comportant des points limites clairs est suivi strictement en cas d’observation d’angoisse ou de souffrance. 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

Choix des espèces

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.

  • Recherche appliquée
    • Troubles nerveux
  • Recherche fondamentale
    • Éthologie / comportement / biologie animale
    • Oncologie
    • Système nerveux
Rats : 1314
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 522
▲ 792
Devenir
 -
 -
 -
 1314

1314 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère, dont 792 en gravité sévère. Ils subissent des chocs électriques aux pattes ou à la paupière, une restriction hydrique pouvant durer 50 jours et des chirurgies cérébrales de quatre à six heures avec implantation d'électrodes et de fibres optiques, le porteur indiquant que l'anesthésie est incompatible avec certains actes. Les rats implantés sont maintenus isolés pour préserver le matériel, ce que le porteur présente comme un moyen de maximiser les données par animal. L'étude porte sur le rôle du sommeil dans la formation des souvenirs de peur, avec des retombées thérapeutiques annoncées à long terme.

Objectifs

Notre projet de recherche a pour but d’approfondir notre connaissance du rôle du sommeil pendant la formation de souvenirs aversifs normaux ou pathologiques comme dans le cas du syndrome de stress post-traumatiques (SSPT). Nous testerons chez le rat si la coordination entre l'hippocampe et l'amygdale baso-latérale (BLA) est altérée pendant le sommeil suite à une expérience traumatique induisant des réponses inexactes aux indices et aux contextes. Nous chercherons également à comprendre comment les souvenirs associant un contexte à une valence émotionnelle donnée sont formés et stabilisés dans des conditions normales. En effet, l'identification des processus de formation de souvenirs émotionnels est essentielle pour comprendre comment ces processus sont affectés dans la maladie. Nous voulons notamment comprendre si et comment la coordination entre les hippocampes dorsal et ventral soutient l'acquisition et la consolidation dépendante du sommeil des souvenirs aversifs spatiaux. Pour cela, nous nous appuierons sur un processus en deux étapes. Pour identifier les mécanismes physiologiques potentiels, nous réaliserons des enregistrements in vivo à grande échelle, multi-structures chez des rats libres de leurs mouvements et endormis (corrélations). Ensuite, nous ciblerons spécifiquement ces mécanismes physiologiques grâce à l'enregistrement et la manipulation optogénétique de réseaux neuronaux (causalité). Notre projet se décompose comme suit : - Etude des réactivations hippocampe dorsal-BLA des associations lieu-menace dans dans un modèle rongeur de SSPT. - Interactions hippocampe ventral-BLA pendant le sommeil après une association lieu-menace normale ou de type SSPT. - Description physiologique approfondie de la coordination entre les parties dorsale et ventrale de l'hippocampe pendant l'exécution et la consolidation dépendante du sommeil d'une tâche spatiale aversive. - Etablir un lien de causalité entre la coordination dorso-ventrale de l'hippocampe et la consolidation des souvenirs aversifs.

Bénéfices attendus

Le syndrome de stress post-traumatiques (SSPT) et l'anxiété généralisée sont des troubles psychiatriques très répandus et constituent une préoccupation croissante pour la santé publique mondiale. Ils sont aussi systématiquement associés à des troubles du sommeil, considérés soit comme une cause, soit comme une conséquence des symptômes. De nouvelles approches thérapeutiques publiées récemment dans la littérature proposée pour la prévention et le traitement du SSPT incluent la privation de sommeil après un traumatisme et la stimulation cérébrale profonde pour le SSPT résistant aux médicaments. Il est essentiel que la recherche fondamentale suive ces évolutions médicales pour pouvoir affiner les cibles thérapeutiques. Ce projet utilisera des modèles animaux pour développer nos connaissances sur les mécanismes neurophysiologiques précis potentiellement affectés chez les patients humains. A long terme, il permettra ainsi de développer et de mettre en œuvre des stratégies précises de prévention et de guérison axées sur le sommeil dans les troubles anxieux.

Procédures

Les animaux seront soumis à différents tests de comportements et à différentes chirurgies. - comportement : - choc électrique léger au niveau des pattes (uniquement lors de la session de conditionnement, procédure sévère) - restriction hydrique/accès limité (maximum de 50 jours, procédure modérée) - restriction hydrique/accès limité et choc électrique au niveau de la paupière (maximum de 50 jours, procédure modérée) - prélèvement sanguin au niveau de la queue (une fois, procédure légère) - injection de corticostérone (une fois/jour, procédure légère) - chirurgie du cerveau (4 à 6h) pour implantation (procédure modérée) : - d’électrodes - injection de virus (4 à 6h) - de fibres optiques (4 à 6h) - chirurgie (4h, procédure modérée) : implantation d’une électrode au niveau de la paupière - fixation du tissu cérébral. L’ensemble des actes chirurgicaux ainsi que la fixation du tissu cérébral sont réalisées sous anesthésie/analgésie. Pour les autres actes, la pratique d’une anesthésie et/ou d’une analgésie est incompatible avec la finalité de la procédure expérimentale.

Impact sur les animaux

Le projet est conçu de manière à minimiser les dommages causés aux animaux. Nous détaillons ci-dessous l’ensemble des dommages prévus dans ce projet. Nuisance induite par les actes effectués : • Choc électrique léger au niveau des pattes → léger stress au moment du test • Restriction hydrique → perte de poids • Choc électrique léger au niveau de la paupière → possible irritation de la peau lié au grattage de l’animal suite au choc • Prélèvement sanguin au niveau de la queue et injection ip de substance → stress très léger dû à la contention et légère douleur liée à l’insertion d’une aiguille • Chirurgie stéréotaxique : implantation d’électrodes, de fibres optiques et injection de virus → légère perte de poids et douleur post-chirurgicale pendant 48h, isolement → stress léger • Chirurgie : implantation d’une électrodes au niveau de la paupière → légère perte de poids et douleur post-chirurgicale pendant 48h, isolement → stress léger

Devenir

Les animaux seront euthanasiés à l’issue de chaque procédure afin de réaliser des analyses histologiques (prélèvements et analyses sont nécessaires post-mortem).

Remplacement

Les techniques d'enregistrement chroniques sont invasives et ne peuvent être effectuées chez l'homme chez le sujet sain. Elles sont utilisées chez des patients épileptiques dont l'activité cérébrale est par conséquent anormale. Ceci ne permet pas d'effectuer des études systématiques car le placement des électrodes est dicté par l'impératif médical. D'autre part, l'optogénétique implique la modification génétique des neurones ciblés : elle est interdite chez l'humain. Enfin, l'état des connaissances actuelles et la puissance requise d'un point de vue technologique ne permettent pas de modéliser le fonctionnement de ces réseaux sur ordinateur.

Réduction

Les enregistrements électrophysiologiques de grande ampleur in vivo permettent d'enregistrer un grand nombre de neurones simultanément, ce qui augmente la puissance statistique des analyses et permet de réduire le nombre d'animaux utilisés. Pour les tests comportementaux, le nombre d'animaux proposé reste standard par rapport à la littérature existante. Le couplage entre électrophysiologie in vivo et comportement permet également de corréler les résultats comportementaux des individus avec leur activité neurale. Ceci permet de s'affranchir partiellement du problème de variabilité individuelle et de réduire le nombre d'animaux. Le calcul du nombre d’animaux a également été réalisé en fonction des travaux précédents. Notre équipe pratique les différents tests depuis quelques années, ce qui nous a permis de raffiner au maximum le nombre d’animaux du projet. Au total, sur 5 ans, ce projet de recherche impliquera 1314 animaux.

Raffinement

Après leur réception, les animaux sont habitués aux expérimentateurs par une manipulation bienveillante pendant 5 jours (5 min) de manière à réduire le stress lors des procédures. Sauf si cela n’est pas approprié, toutes les procédures expérimentales du projet sont pratiquées sous anesthésie générale ou locale en recourant à des analgésiques. Les enregistrements en soi ne sont pas douloureux. Les administrations et prélèvements seront effectués conformément aux bonnes pratiques vétérinaires. Les animaux seront hébergés en groupes ou individuellement et disposeront d’un enrichissement de nidification. Les animaux implantés seront maintenus en isolation : la présence d'un autre rat pourrait ralentir la cicatrisation et endommager les électrodes implantées chroniquement (grattage, rognage) entraînant l’euthanasie de l’animal et ne permettant pas de récolter des données. Le maintien en isolation permet donc de maximiser la quantité de données récoltées sur chaque animal et ainsi de minimiser le nombre total d'animaux pour le projet. Les animaux non-implantés servent de groupe contrôle et doivent donc être logés dans les mêmes conditions que les animaux implantés. Cependant, pour diminuer le stress lié à l’isolement les animaux implantés sont maintenus dans des cages contenant 2 compartiments séparés par une cloison transparente percée de trous permettant ainsi à l’animal isolé d’avoir des interactions avec l’animal isolé dans le second compartiment (contiguïté visuelle, olfactive et auditive). Lorsqu’un animal est implanté, pour éviter toutes blessures et d’endommager les électrodes, la nourriture ne sera plus placée dans la mangeoire au niveau de la grille de la cage, mais sera directement dispersée dans la sciure. Cette démarche aura pour avantage d’enrichir l’environnement de l’animal puisqu’il sera obligé de fouiller la sciure pour trouver les croquettes. Cet enrichissement sera également complété par le dépôt de morceaux de bois dans la cage de l’animal. Une surveillance quotidienne sera réalisée pour vérifier la bonne santé des animaux et les points limites définis. Avant le début de chaque procédure l’animal sera pesé et son état général contrôlé. En cas de signe de douleur, les animaux seront exclus du protocole. Les procédures comportementales sont modérément aversives et brèves et n'induisent pas d'angoisse sur le long-terme.

Choix des espèces

Les modèles murins sont habituellement utilisés pour l'étude de la physiologie des réseaux neuronaux en lien avec l'apprentissage. Ici, les rats sont privilégiés par rapport aux souris car ils permettent d'implanter plus d'électrodes simultanément et donc de réduire le nombre total d'animaux utilisés. Le rat est un modèle classique pour l'étude des réseaux neuronaux en comportement. Sa robustesse et ses capacités d'apprentissage le qualifient comme un modèle idéal d'étude de la mémoire chez les mammifères. Nous utiliserons des rats Long Evans pour leur vivacité sur les protocoles d'apprentissage (souche classique pour les études sur la mémoire). Nous utiliserons de jeunes adultes (2 à 6 mois), plus alertes et plus prompts à explorer leur environnement que les animaux âgés. Leur poids correspond également aux atlas stéréotaxiques disponibles pour cibler les structures d'intérêt.

  • Recherche appliquée
    • Troubles nerveux
Souris : 224
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ -
▲ 224
Devenir
 -
 -
 -
 224

224 souris juvéniles vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Des crises fébriles leur sont provoquées sur animal vigile pendant une heure au maximum, avec prise de température par sonde rectale et injection intrapéritonéale, pour tester des traitements antiépileptiques transposables aux enfants de moins de deux ans. Le porteur indique que les nuisances attendues sont des crises myocloniques et convulsives, un stress lié à l'isolement des jeunes animaux et à la sonde, et une douleur liée à l'injection, un état de mal dépassant quinze minutes constituant un point limite. Il affirme que la culture cellulaire ne reproduit pas les crises d'un cerveau entier et que l'étude chez l'enfant ne serait pas éthiquement acceptable.

Objectifs

Ce projet va permettre d’évaluer l’efficacité de traitements sur les crises fébriles, un type de crise présente chez les patients Dravet. Le syndrome de Dravet est une épilepsie grave de l’enfant, qui débute avant l’âge d’un an par des crises convulsives, souvent déclenchées par de la fièvre. Ces crises fébriles sont les premières manifestations de cette maladie orpheline et les traitements actuels ne permettent pas de soulager tous les patients. De plus, les crises fébriles reproduisent un état de mal épileptique (status epilepticus) qui touche de nombreux patients. Nous proposons ici de tester des traitements aigus sur un modèle murin de crises fébriles, afin de pouvoir diminuer ces crises précoces, prédisant le développement d’une épilepsie.

Bénéfices attendus

Le projet permettra d’évaluer l’efficacité de traitements anti-épileptiques sur les crises fébriles, dès le plus jeune âge et ainsi conforter l’utilisation de ces traitements chez les patients de moins de 2 ans. L’inhibition des crises fébriles aidera à contrôler le phénomène d’état de mal épileptique (status epilepticus) et ainsi à limiter ses conséquences délétères sur le développement des patients.

Procédures

Induction de crises fébriles sur animal vigile: protocole d’induction durant au maximum 1h avec prise de température par sonde rectale, tous les animaux : 224 souris Injection i.p. pour la 2ème partie : une seule injection (max 30s), 168 souris. Ces procédures seront effectuées par du personnel expérimenté pour limiter le stress de l’animal.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont : 1) Une survenue de crises myocloniques et convulsives 2) un stress dû à l’isolement des jeunes animaux et à la prise de température par sonde rectale (pendant une heure au maximum) 3) un stress et une douleur dus à l’administration intrapéritonéale.

Devenir

Les animaux seront mis à mort à la fin des procédures afin d’effectuer des prélèvements d’organes, pour compléter cette étude.

Remplacement

L’utilisation d’animaux est justifiée car: (1) Les modifications cérébrales induites par les crises ne peuvent être étudiées chez l’humain de façon éthiquement acceptable. (2) La culture cellulaire ne reproduit pas l’ensemble des propriétés des crises d'épilepsie survenant dans un cerveau entier. (3) La modélisation in silico nécessite des données expérimentales encore manquantes.

Réduction

Nous ferons une planification rigoureuse des expériences, en testant d’abord des animaux de différents âges pour sélectionner l’âge avec le plus de crises fébriles et une latence d’induction la plus faible. Selon le Guidelines for the Design and Statistical Analysis of Experiments Using Laboratory Animals, il nous faut au minimum 10 animaux par groupe. Cependant, les animaux étant livrés avec leur mère, leur nombre peut varier selon les portées. Nous envisageons ainsi d’utiliser au maximum 14 souris par groupe (et au minimum 10) pour utiliser tous les animaux d’une portée. Ainsi, avec 3 mères gestantes, nous attendons d’avoir entre 10 et 14 petits à utiliser.

Raffinement

Les animaux sont hébergés dans des cages ventilées (une mère et sa portée par cage), enrichies avec du sizzle dry. La température et l’hygrométrie sont contrôlés. Le cycle jour nuit est de 12h, changeant à 7h et 19h. Lors de l’induction de crises fébriles, les animaux seront observés de façon continue afin de caractériser ces crises et définir l’apparition d’un état de mal épileptique (status epilepticus). Si cet état de mal dure plus de 15 minutes, cela constituera un point limite. Les administrations i.p. seront effectuées sur des animaux vigiles par du personnel expérimenté.

Choix des espèces

L’espèce que nous avons choisie (souris) est le modèle animal décrit dans la littérature comme reproduisant au mieux l'épilepsie induite par la fièvre. Les rongeurs ont un cerveau suffisamment élaboré pour générer des activités épileptiques dont les mécanismes pathologiques aux niveaux cellulaire et moléculaire sont similaires à l'humain. Les crises fébriles apparaissent chez les nouveaux nés humains, ainsi nous utiliserons des souris juvéniles entre P8 et P20 (stade de développement correspondant à la période péri-natale chez l’humain): dans un premier temps pour définir l’âge optimal pour la survie de crises fébriles; puis à cet âge optimal, afin de tester des traitements dans le but de réduire ou éliminer le nombre de crises. La souris C57Bl6 présente des crises fébriles à partir de P8 jusqu’à P20, ce qui justifie son emploi.

  • Recherche appliquée
    • Troubles nerveux
Souris : 275
Souffrances
▲ -
▲ 275
▲ -
▲ -
Devenir
 -
 -
 183
 92

275 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, 92 tuées à l'issue et 183 réorientées vers d'autres projets. Cette lignée transgénique développe vers 7-8 mois des lésions cérébrales entraînant faiblesse musculaire, paralysie partielle des membres postérieurs et amaigrissement, que le projet se limite à surveiller par pesée et observation hebdomadaires. Le porteur présente ce suivi comme un progrès de "bien-être animal", alors que la souffrance provient du phénotype dommageable entretenu par l'élevage de la lignée. Il affirme que l'étude de la maladie d'Alzheimer "nécessite" ces souris et qu'aucune alternative non animale ne peut les remplacer.

Objectifs

Le présent projet a pour but de mettre en place une stratégie pour la production et l’élevage, dans le respect strict du bien-être animal, de souris nécessaires à des travaux expérimentaux sur la maladie d’Alzheimer (MA). Ces souris transgéniques miment les lésions cérébrales de la MA et seront utilisées dans différents projets de recherche qui ont été examinés par les comités d’éthique pour l’expérimentation animale et qui sont déjà validés par les instances du ministère de l’enseignement supérieur, de la recherche et de l’innovation (MESRI). Les souris utilisées développent au cours du vieillissement des symptômes neurologiques invalidants nécessitant un suivi rapproché et constituant l’objectif de ce projet.

Bénéfices attendus

Le projet concerne le maintien dans notre animalerie d’une lignée murine modèle de MA. Ce modèle reproduit de façon unique les dégénérescences de la MA. L’implantation de la lignée sur site permettra aux équipes de chercheurs de mieux comprendre les mécanismes de la MA et de développer des thérapies innovantes pour cette affection. Le présent projet a pour unique but d’assurer les meilleures conditions d’élevage et de préservation des souris produites, dans le strict respect des règles du bien-être animal. On veillera en particulier à détecter de façon précoce l’apparition de symptômes neurologiques (problème moteurs) et à mettre en place des procédures pour limiter le caractère dommageable de ces manifestations cliniques.

Procédures

Le suivi des animaux implique des gestes zootechniques mineurs (toutes les semaines, à partir de l’âge de 6 mois : observation de l’état général, prise de poids). Aucune intervention invasive ne sera réalisée au cours de ces visites de suivi.

Impact sur les animaux

Les souris étudiées peuvent développer vers l’âge de 7-8 mois (parfois plus tôt) des lésions cérébrales entraînant une faiblesse musculaire et parfois une paralysie partielle des membres postérieurs. Ce tableau clinique s’accompagne d’un amaigrissement lié aux difficultés d’accès à la nourriture et à la boisson. La procédure expérimentale associée à ce projet consiste en un suivi rapproché de la colonie de souris afin de minimiser l’apparition des signes cliniques et, le cas échéant, d’appliquer une réponse adaptée lorsque que les symptômes sont détectés.

Devenir

Les animaux de 6 mois et plus qui feront l’objet de la procédure de suivi de lignée et qui n’atteindront pas les points limites, seront réutilisés. Ils seront alloués à 3 projets expérimentaux en cours et validés par le ministère, ou utilisés en procédure hors champ (prélèvement d’organe).

Remplacement

L’étude préclinique, fondamentale ou appliquée de la maladie d’Alzheimer, nécessite le recours aux modèles animaux, seuls à même de reproduire le contexte physiologique de cette pathologie neurodégénérative complexe. Il n’est donc pas possible de substituer aux souris transgéniques une alternative non-animale.

Réduction

Le nombre d’animaux produits et maintenus sur site est réduit au maximum. La taille des groupes d’animaux produits pour les études expérimentales est définie en fonction de nos expériences antérieures et des données de la littérature afin de permettre de générer des données reproductibles et donc solides. Les lots produits tiennent compte de la variabilité de la lignée (par exemple la densité des lésions cérébrales peut varier d’un animal à l’autre) et des mesures biologiques effectuées (par exemple les performances comportementales des souris dans des tests de mémoire peuvent montrer un degré important d’hétérogénéité d’un animal à l’autre). Ce projet de suivi de lignée concernera 275 souris.

Raffinement

L'animalerie où sont hébergés les animaux est agréée, avec des conditions de température et d'hygrométrie contrôlées, un abreuvage automatique et de la nourriture à volonté. Les animaux sont hébergés par groupes de 4-5 souris et bénéficient également d’un enrichissement matériel (coton ou kraft pour faire un nid, maisons en cellulose). Le maintien de la lignée de souris s’articulera sur un ensemble d’actions : surveillance accrue des animaux âgés afin de détecter le plus précocement possible l’apparition de troubles neurologiques invalidants, mise en place de mesures pour limiter l’impact des symptômes moteurs et faciliter l’alimentation des animaux, euthanasie des souris dès l’atteinte de points limites. La mise en place du présent projet de maintien de lignée renforcera le bien-être animal et constitue donc une étape supplémentaire dans l’application et le respect du principe de Raffinement.

Choix des espèces

Nous utiliserons des souris transgéniques qui surexpriment une mutation et développent des lésions cérébrales similaires à celles des patients atteints de maladie d’Alzheimer. Il n’existe pas à notre connaissance de modèles autres que ces souris transgéniques permettant d’atteindre les objectifs des différents projets nécessitant la mise en place d’une procédure de suivi de lignée globale (objectif du présent projet). Le présent projet sera réalisé sur des animaux adultes.

  • Recherche appliquée
    • Troubles nerveux
  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Rats : 107
Souffrances
▲ 80
▲ -
▲ 12
▲ 15
Devenir
 -
 -
 -
 107

107 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance modéré à sévère, la plupart menées sous anesthésie sans réveil. Ils subissent une chirurgie puis environ trois heures d'imagerie cérébrale, et 15 d'entre eux reçoivent cinq injections destinées à induire des crises de migraine. Le porteur reconnaît qu'il "n'est pas possible" de soulager les animaux pendant ces crises, la douleur faisant l'objet de l'étude, et applique un test de sensibilité par pression d'un poil sur la face. Il affirme qu'étudier le cerveau "entier et fonctionnel" rend impossible tout recours à l'in vitro ou l'in silico.

Objectifs

Le cerveau, comme les autres organes, nécessite un apport en énergie pour maintenir son activité. Ainsi, lors de l’exécution d’une tâche, l’activation neuronale résultante s’accompagne d’une augmentation locale du flux sanguin, permettant un approvisionnement des neurones en oxygène et nutriments. Ce phénomène physiologique, appelé couplage neurovasculaire, est à la base de plusieurs techniques d’imagerie fonctionnelle. En plus d’une augmentation de la désoxygénation locale, puis de l’afflux sanguin induits par l’activité cérébrale au cours d’une tâche qui sont les éléments clés mesurés dans de nombreux types d’imagerie, cette activité cérébrale pourrait s’accompagner de changements locaux de dureté des tissus. Ce phénomène est appelé couplage neuromécanique, par analogie au couplage neurovasculaire. Le but de ce projet est : 1) de mettre au point une méthode permettant d’étudier l’existence de ce couplage neuromécanique dans le cerveau, puis 2) de l’appliquer à l’étude d’une pathologie vasculaire cérébrale : la migraine. Ces travaux seront réalisés chez le rat anesthésié. Dans la première partie du projet, nous souhaitons développer cette technique de mesure combinée de l’activité neuronale (par suivi du débit sanguin local) et de la dureté du tissu (élastographie). Cette première partie méthodologique définira et optimisera les éléments essentiels expérimentaux de ces expérimentations, c’est-à-dire les paramètres physiques d’imagerie à utiliser pour mesurer ces deux composantes de la réponse cérébrale, mais également les conditions expérimentales permettant une activation optimale. Ces travaux reposent sur une expertise reconnue de notre laboratoire dans l’étude fonctionnelle des zones cérébrales chez le rongeur. Ainsi, 4 grands types d’éléments clefs à optimiser ont été identifiés et chacun d’entre eux sera l’objet d’une étude sur deux types de stimulations. La deuxième partie de ce projet a pour but d’utiliser cette méthologie mise au point et de l’appliquer à l’étude du couplage neuromécanique dans un modèle animal de migraine chez le rat. Nous avons choisi le modèle le moins invalidant et le plus court possible. Tous les animaux seront euthanasiés en fin d’expérience d’imagerie. Cette séance d’imagerie durera environ 3h. Aucune douleur , ni souffrance n’est attendue du fait des mesures mises en place et de l’anesthésie de l’animal au cours de la procédure.

Bénéfices attendus

Le couplage neuromécanique est un sujet qui n’a jusqu’à présent pas fait l’objet de nombreuses recherches et dont l’existence reste encore controversée dans la littérature. Les quelques études faisant état de ce phénomène physiologique utilisent la technique d’élastographie par résonnance magnétique, qui est moins précise temporellement que la technique que nous souhaitons mettre en place et nécessite un plus grand nombre d’acquisitions pour obtenir un signal exploitable. Par conséquent, le projet décrit ici pourrait permettre une observation plus fine du phénomène, sur un plus grand nombre de mesures, et comprendre ainsi le lien fondamental entre activation neuronale et élasticité des vaisseaux. Si la thématique de cette étude est très fondamentale, ce projet est aussi translationnel. En effet, le couplage neuromécanique pourrait, à plus long terme, permettre de diagnostiquer certaines pathologies vasculaires, telles que la HHT (Hereditary Hemorrhagic Telangiectasia), caractérisée par l’absence de capillaires entre les veines et les artères, ou encore CADASIL, une maladie génétique qui atteint les petits vaisseaux dans le cerveau. La mesure combinée des variations de flux sanguin et de la rigidité dans le cerveau pourrait permettre de discriminer ces pathologies et d’en établir un diagnostic plus complet et plus fiable en clinique.

Procédures

Sous anesthésie générale, les animaux subiront une opération chirurgicale, pendant environ 1h. Cette anesthésie sera ensuite maintenue pour réaliser les mesures d’imagerie (les acquisitions en imagerie dureront environ 3 heures). Au cours des expériences d’imagerie, aucune nuisance n’est attendue puisque les expériences seront réalisées sur animaux anesthésiés et seront sans réveil. L’anesthésie prolongée des animaux pour ces séances d’imagerie pourrait induire des effets indésirables notamment sur les constantes vitales de l’animal. Celles-ci seront suivies au cours du temps grâce au suivi des fréquences cardique et respiratoire (Labchart). Tout dépassement d’un point limite conduira à une réponse adaptée de l’expérimentateur (i.e. correction du taux d’isoflurane pour maintenir le niveau adéquat d’anesthésie, modification de la procédure ou mise à mort de l’animal). Comme nous voulons étudier les mécanismes neuromécaniques cérébraux associés aux douleurs migraineuses, nous devrons induire ce modèle chez 15 animaux et pour cela, réaliser 5 injections intrapéritonéales (une par jour sur 5 jours). Il est possible que certaines de ces injections induisent une douleur aiguë orofaciale transitoire. La crise migraineuse elle-même aura lieu sous anesthésie à la 5ème injection. Les animaux du groupe contrôle recevront une injection de sérum physiologique avec la meme fréquence. Il ne nous est malheuresement pas possible de soulager les animaux pendant les crises migraineuses qui pourraient se mettre en place suite aux 4 premières injections d’ISDN. Cet effet devrait être modéré cependant car il a été montré qu’il fallait attendre la 5ème injection pour observer l’induction d’une crise migraineuse. Un suivi étroit de la sensibilité orofaciale des animaux sera réalisé et tout dépassement d’un point limite conduira à une réponse adaptée de l’expérimentateur (i.e. traitements antalgiques, modification de la procédure ou mise à mort de l’animal si la souffrance devenait incontrôlable). Ce test de sensibilité, qui dure moins d’une heure, sera réalisé avant le développement du modèle, puis au 4ème jour d’induction du modèle. Il implique de laisser les animaux libres de leurs mouvements, seuls dans une cage ouverte. Après une phase d’habituation, l’expérimentateur appliquera un poil calibré sur la face de l’animal afin de réaliser une pression douce de ce poil. Les animaux seront directement mis à mort à la fin de la séance d’imagerie.

Impact sur les animaux

- Au cours des expériences d’imagerie, aucune nuisance n’est attendue puisque les expériences seront réalisées sur animaux anesthésiés et seront sans réveil. - Les seules nuisances envisagées sont celles causées par le modèle de migraine. Comme nous voulons étudier les mécanismes cérébraux associés aux douleurs migraineuses, il ne nous est pas possible de soulager les animaux pendant les crises migraineuses qui pourraient se mettre en place suite aux 4 premières injections de la molécule induisant la migraine. La douleur associée aux crises migraineuses se mettra en place progressivement suite aux injections de la molécule induisant la migraine et correspond à une douleur modérée. Un suivi étroit de la sensibilité orofaciale des animaux sera réalisé et tout dépassement d’un point limite conduira à une réponse adaptée de l’expérimentateur (i.e. traitements antalgiques, modification de la procédure). Les animaux seront directement mis à mort après la dernière séance d’imagerie. Notons que la plupart de nos analyses en imagerie se feront sur animal anesthésié, limitant ainsi la perception douloureuse de l’animal. Néanmois, l’anesthésie prolongée des animaux pour les séances d’imagerie pourrait induire des effets indésirables notamment sur les constantes vitales de l’animal. Celles-ci seront suivies au cours du temps grâce au suivi des fréquences cardiaques et respiratoires (Labchart). Tout dépassement d’un point limite conduira à une réponse adaptée de l’expérimentateur (i.e. correction du taux d’isoflurane pour maintenir le niveau adéquat d’anesthésie, modification de la procédure ou mise à mort de l’animal).

Devenir

Pour toutes les procédures, les animaux seront mis à mort car ils auront subi une ouverture de leur boîte crânienne donc ne pourront pas être réveillés.

Remplacement

Notre étude s’intéresse aux propritétés hémodynamiques et mécaniques du cerveau en activité, entier et fonctionnel ; il est par conséquent impossible de réaliser ces manipulations ex vivo, in vitro ou in silico. Par ailleurs, les ultrasons n’ont jamais été utilisés pour étudier parallèlement le flux sanguin et la rigidité. Aucune donnée n’a donc été collectée à ce sujet, d’où la nécessité de réaliser les manipulations décrites dans ce projet

Réduction

Pour déterminer le nombre d’animaux nécessaires à notre projet, nous avons utilisé un logiciel de statistiques. Le nombre d’animaux ainsi estimé est de N = 10 par groupe pour la première procédure. La mise au point réalisée en manipulation préliminaire permettra de réduire le nombre d’animaux utilisé dans la suite du projet. Pour la seconde procédure, en tenant compte du fait que la différence d’effet entre nos deux groupes expérimentaux (rats migraineux et contrôles) n’est pas connue et, de plus, que 20% des animaux injectés avec le donneur de monoxyde d’azote étaient non-répondeurs, il sera nécessaire d’inclure N =12 animaux contrôles et N =15 animaux injectés avec le donneur de monoxyde d’azote. Au total, le nombre d’animaux nécessaire au projet est de 107.

Raffinement

Afin de réduire le stress et l’anxiété, les animaux seront reçus une semaine avant le début des expérimentations. Ils seront hébergés deux par deux dans une cage contenant un enrichissement (tube en carton, bois à ronger). Un suivi quotidien sera assuré, contrôlant leur comportement général, leur apparence et la présence d’eau et de nourriture (échelle de suivi de la douleur). Nous avons déterminé des points limites anticipés, liés à l’état général de santé et de bien-être et liés au modèle expérimental et aux procédures détaillées. Toute observation anormale sera notée dans un tableau des points limites et nous définirons un score décisionnel en fonction des observations quotidiennes permettant de modifier la procédure en cours avec administration d’un traitement antalgique, et/ou de décaler dans le temps les actes prévus par la suite ou de mettre à mort par administration d’une dose létale d’Euthasol sous anesthésie. Application d’Ocrygel sur les yeux au cours de la chirurgie pour éviter que les yeux ne se dessèchent. Pendant les acquisitions, monitoring des paramètres physiologiques (fréquence cardiaque, fréquence respiratoire, température) pour surveiller le maintien du niveau d’anesthésie. Pendant toute la durée des actes sous anesthésie, les constantes vitales seront suivies : température corporelle, et fréquences cardiaque et respiratoire. Aucun acte ne sera entrepris avant que l’animal ne soit stabilisé pour ces différentes constantes. Si un animal anesthésié présentait une détresse respiratoire ou cardiaque ou s’il se trouve en hypothermie, nous procéderons à un arrêt immédiat du protocole en cours et en l’absence de rétablissement la mise à mort de l’animal sera envisagée par l’administration d’une dose létale d’Euthasol.

Choix des espèces

Les modèles rongeurs sont des modèles de choix pour l’étude des bases physiologiques du cerveau car ils présentent des mécanismes cognitifs complexes et une cartographie fonctionelle transposables à l’Homme. Du fait du développement et de la grande caractérisation morpho-fonctionnelle du cortex chez le rat et la souris, ces deux espèces de rongeurs sont – dans l’absolu – deux espèces de choix pour notre étude fonctionnelle neuromécanique. Cependant, la souris ayant une taille de cerveau significativement plus petite que celle du rat complique grandement la mise au point et l’application à court terme de la technique. En effet, une surface de cortex, ainsi que des distances de transmission de ces ondes de cisaillementvgf sont nécessaire afin de mesurer de façon reproductible ce mécanisme. Ainsi, bien que nous souhaitions à plus long terme étudier ce couplage chez la souris, ce premier projet utilise exclusivement des rats. Les mises au point seront plus faciles car le cortex étant plus grand, il y aura une plus grande place pour la propagation des ondes de cisaillement et leur mesure. Les animaux utilisés dans cette étude seront des rats adultes (7 semaines et plus) car leur cerveau est pleinement développé et d’un grand volume, adapté pour des acquisitions en imagerie.

  • Recherche appliquée
    • Troubles nerveux
  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Souris : 696
Souffrances
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Devenir
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Selon leur groupe, des souris subissent une ligature des deux veines jugulaires, reçoivent des vecteurs viraux dans le liquide céphalorachidien ou portent un cathéter intracrânien pendant douze à quatorze jours, seules en cage, avec une injection par jour pendant six jours. 696 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, toutes tuées à l'issue de chaque procédure pour l'étude de leur cerveau et de la dure-mère, certaines au terme d'une mesure de pression intracrânienne menée sans réveil. Un régime gras rend une partie d'entre elles obèses pendant quatre à dix semaines, d'autres restent isolées jusqu'à 31 jours en cage d'activité locomotrice, pour tenter de reproduire l'hypertension intracrânienne idiopathique, maladie de la femme jeune en surpoids que l'équipe étudie aussi par IRM chez des patients. Les tests comportementaux, répartis sur deux jours et demi, ne sont pas nommés, et le porteur reconnaît que l'isolement des souris porteuses d'un cathéter "peut occasionner une souffrance de l'animal et des troubles du comportement".

Objectifs

Les vaisseaux lymphatiques récemment mis en évidence dans les méninges du système nerveux central semblent impliqués dans un grand nombre de pathologies neurologiques. Ces vaisseaux lymphatiques sont absents du tissu cérébral et uniquement présents dans l’enveloppe la plus externe au cerveau : la dure mère. Au sein même de cette enveloppe, ils sont plus spécifiquement localisés le long des sinus veineux duraux. Des travaux récents ont montré que cette proximité anatomique veino-lymphatique jouait un rôle clé dans l’immunité du système nerveux central. Nos hypothèses sont les suivantes : 1) Une altération du réseau veineux cérébral influera le réseau lymphatique, et inversement, 2) La dérégulation du complexe veino-lymphatique chez l’Homme pourrait être impliquée dans une pathologie rare dont les mécanismes sont encore inconnus : l’hypertension intracrânienne idiopathique (HTIC-I). Cette pathologie touche spécifiquement la femme jeune en surpoids et associe une rétention de fluide dans le système nerveux central à des sténoses, c’est-à-dire des rétrécissements, des sinus veineux duraux. Nos objectifs sont de caractériser les mécanismes de cette pathologie, et d’explorer la neuro-inflammation qui pourrait être impliquée dans l’altération des fonctions cognitives observées chez ces patientes. Dans cette étude, nous allons combiner une analyse par imagerie par résonnance magnétique (IRM) du réseau veino-lymphatique dural chez l’Homme (patients avec HTIC-I et contrôles), et une étude expérimentale sur des modèles animaux d’HTIC-I. Notre programme d’étude chez la souris est le suivant : 1) Modéliser chez la souris l’HTIC-I 2) Étudier comment une altération du flux veineux pourrait affecter le réseau lymphatique 3) Étudier comment une manipulation du réseau lymphatique (amplification et altération) pourrait induire, amplifier ou diminuer les caractéristiques de l’HTIC-I 4) Analyser les conséquences sur le comportement et la cognition de l’altération des réseaux lymphatique et veineux 5) Analyser les conséquences sur l’inflammation du cerveau et des méninges d’une altération des réseaux lymphatique et veineux 6) Étudier comment le genre féminin et l’obésité participent à la physiopathologie de la maladie. Nous utiliserons sur 5 ans un total de **696 souris non transgéniques.

Bénéfices attendus

D'un point de vue médical, l’hypertension intracrânienne idiopathique (HTIC-I) est une maladie mystérieuse aux frontières de la neurologie, de l'ophtalmologie et de la neurochirurgie. Cette maladie affecte les femmes jeunes en âge de procréer et peut conduire à une altération majeure du champ visuel ou à la cécité. Les traitements existants soulagent les symptômes, mais ne ciblent pas la cause de la maladie, ils sont invasifs, ont une efficacité limitée et sont associés à des risques et effets secondaires non négligeables. Des thérapies alternatives, plus efficaces et moins invasives, ciblant directement la cause biologique de la maladie semblent nécessaires. Cependant, un prérequis nécessaire de ce développement est de comprendre la physiopathologie et les mécanismes biologiques impliqués. A long terme, l'objectif de cette étude est d'ouvrir des pistes thérapeutiques nouvelles avec un potentiel réaliste pour améliorer le pronostic de cette maladie. D'un point de vue scientifique, l'HTIC-I est un modèle de maladie cérébrale paradigmatique qui semble parfaitement illustrer une dysfonction primitive du complexe veno- duro-lymphatique. Tandis que le rôle et l'anatomie des lymphatiques ont été bien étudiés chez l'animal, leur caractérisation chez l'humain et leur rôle dans les pathologies neurologiques est très méconnu. L'exploration du complexe veno-lymphatique et de sa plasticité pourrait conduire à des avancées significatives en neurosciences.

Procédures

Les procédures suivantes seront réalisées après une prise en charge première de la douleur par des médicaments, et hydratation. Les souris sont ensuite anesthésiées par anesthésie gazeuse. Les interventions sont réalisées en conditions stériles chirurgicales. Un protocole de prise en charge de la douleur sera suivi en post opératoire. On identifie les procédures suivantes qui seront réalisés selon le plan expérimental en fonction des groupes d’animaux : 1. Chirurgie de ligature bilatérale des veines jugulaires (Durée : 1 heure, préparation 30 min). 2. Mesure de pression intracrânienne : La mesure de la pression intracrânienne est une procédure sans réveil (durée : 30 minutes, préparation : 30 minutes). 3. Manipulation du réseau lymphatique par injection de vecteurs viraux dans le liquide céphalorachidien (durée : 30 minutes, préparation : 30 minutes). 4. Mise en place d'un cathéter intracrânien (durée : 30 minutes, préparation : 30 minutes). 5. Mise en place du cathéter intracrânien et injection de traceurs de fluorescence différente à 30 minutes d’intervalle (préparation : 30 min, durée : 1h30), procédure sans réveil. **6. IRM cérébrale avant et après chirurgie de ligature jugulaire (préparation : 30 minutes, durée de la procédure : 40 minutes)**. Les autres procédures ne nécessiteront pas d’analgésie ou d’anesthésie de l’animal et consiste en : 1. Des tests comportementaux répartis sur deux jours et demi. 2. Un régime riche en graisse pour rendre l’animal obèse pendant toute la durée de l’experimentation soit entre 4 et 10 semaines. 3. Isolement pour cathéter intracrânien laissé en place pendant 12 à 14 jours. 4. Injection par le cathéter intracrânine une fois par jour pendant 6 jours. **5. Étude d’activité dans des cages d’activité locomotrice nécessitant l’isolement de l’animal pendant 31 jours. 6. Étude d’activité dans des cages comportant une roue d’activité nécessitant l’isolement de l’animal sur 4 périodes de 3 jours**

Impact sur les animaux

Dans cette expérimentation, les nuisances ou effets indésirables attendus peuvent être divisés en effets indésirables liés aux chirurgies réalisés sous anesthésie générale et incluent les accidents survenant lors de l’anesthésie (accident opératoire, hémorragie, mauvaise tolérance de l’anesthésie pouvant conduire au décès de l’animal ou à l’interruption de la chirurgie), les effets indésirables post opératoires (douleur, infection de la cicatrice ou du site opératoire, stress, inactivité mobilité réduite, comportement anormal). Les procédures réalisées sans anesthésie sont de sévérité moindre mais peuvent entrainer un inconfort, ou un stress de l’animal qu’il conviendra de détecter et de prendre en compte. Le phénotype obèse peut engendrer des difficultés pour l’animal à se déplacer. L’isolement de l’animal porteur d’un cathéter intracrânien peut occasionner une souffrance de l’animal et des troubles du comportement qu’il conviendra de détecter et de prendre en charge précocement et préventivement par un enrichissement du milieu.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à l'issue de chaque procédure afin de réaliser des études histologiques et biochimiques de la dure mère et du cerveau des animaux.

Remplacement

Il n’existe pas de méthode alternative aux modèles animaux, pour atteindre les objectifs du projet. En effet, l’étude des mécanismes physiopathologiques ne peut être modélisée autrement que par des modèles vivants. Le recours à ces animaux est indispensable afin de pouvoir analyser les réactions physiologiques à l’atteinte d’une fonction.

Réduction

Trois lots d’animaux seront nécessaires en raison de traitements différents des échantillons en post mortem (n= 660). **A ceci s’ajoutent les animaux des procédures 9 et 10 (n=36) dont l’analyse est clinique par IRM ou tests comportementaux.** Afin de réduire les contraintes pour les animaux, les études histologiques seront couplées aux études cliniques (comportement et mesure de PIC). Un calcul de puissance a été réalisé pour évaluer le nombre d’animaux par groupe, ainsi un nombre de 10 animaux pour chaque condition expérimentale pour analyse histologique a été calculé afin d’obtenir des données reproductibles et solides nécessaires pour réaliser des analyses robustes. Tenant compte du risque de perte d’animaux en per ou post opératoire immédiat, le nombre de 15 animaux par groupe a été estimé pour un groupe avec analyse post mortem en immuno histochimie. Pour le groupe avec analyse en cytométrie de flux, un nombre minimal de 18 souris par groupe est nécessaire sur le plan technique en raison de la faible cellularité de la dure mère. Tenant compte du risque de perte d’animaux pendant la chirurgie, le nombre de 20 animaux par groupe a été estimé pour ce groupe. Ce nombre de 18 souris par groupe a été validé également par le calcul de puissance réalisé pour évaluer la taille de l’échantillon. Un nombre minimal de 3 animaux est nécessaire pour les analyses en imagerie post mortem 3D, les données étant qualitatives et ne nécessitant pas d’analyse statistique. Par conséquent, tenant compte du risque de perte d’animaux en per ou post opératoire immédiat, le nombre de 5 animaux par groupe nous semble pertinent. **Pour la procédure 9 (IRM), chaque animal étant son propre témoin, un nombre de 6 animaux par lot a été validé. Pour la procédure 10 (tests comportementaux en cage individuelle), chaque animal étant son propre témoin, un nombre de 12 animaux par lot a été validé.** Pour analyser les résultats de l’étude, nous utiliserons les tests diagnostiques dédiés aux échantillons et à leur distribution. Ainsi, un total de **696 souris sera nécessaire en tout pour répondre à l’ensemble des objectifs.

Raffinement

A réception des animaux une procédure d’acclimatation d’une semaine aux nouveaux locaux sera réalisée. Pendant toute la durée de l’expérimentation les animaux seront hébergés en cage en portoir ventilé par groupes de 3 afin de fournir un environnement social enrichi. Les animaux auront à disposition des composants de nidification de type « Nestlet ». Ils auront à disposition de la nourriture en permanence et accès à l’eau . Si l’animal a du mal à se déplacer, par exemple juste après une chirurgie, les croquettes seront mouillées et une solution d’hydratation gélifiée sera mis en place. Les paramètres environnementaux (lumière, température, hygrométrie, pH de l’eau) seront surveillés quotidiennement. Un suivi de l’ensemble des animaux sera effectué quotidiennement. Le poids des souris sera vérifié deux fois par semaine après une chirurgie. Le cahier opératoire sera rempli le jour de l’intervention pour renseigner le temps per-opératoire et post opératoire immédiat, à J1-J2 et J8 post chirurgie. Il servira à notifier les éléments de surveillance, ainsi que les administrations d’antalgique. Une grille de surveillance sera remplie tous les jours les premières 48 heures puis tous les deux jours après une chirurgie, et utilisée pour la surveillance de la douleur et la détections de points limites. La grille sera cotée de 0 (aucune souffrance) à 15 (Souffrance maximale) et guidera l’administration d’antalgique et le rythme de surveillance des animaux. Les critères de surveillance seront : l’apparence de l’animal, le comportement naturel, la perte de poids, le comportement provoqué, le site de la chirurgie. Ce suivi permettra de vérifier l’état général des animauxet de détecter un état de stress ou de douleur nécessitant un traitement, ou la mise en place d’une procédure d’euthanasie. Un protocole d’antalgie adapté sera mis au point, pour traiter ou prévenir une douleur induite par une procédure. L’animal bénéficiera avant tout geste chirurgical d’une association d’antalgique par opiacés et d’anti-inflammatoire. Le protocole d’antalgie sera adapté à la grille de surveillance. L’indication d’antalgiques, le rythme de surveillance, et l’identification des points limites conduisant à l’euthanasie de l’animal seront définis en fonction du score.Une anesthésie sera réalisée pour tout geste susceptible d’entrainer une souffrance physique ou morale de l’animal. Les animaux isolés seront surveillés spécifiquement et auront accès à un enrichissement supplémentaire.

Choix des espèces

Notre objectif est d'identifier les mécanismes du remodelage veino-lymphatique et de caractériser les mécanismes moléculaires impliqués. Le modèle animal est donc indispensable à notre recherche. Concernant l’espèce, les modèles de chirurgie et de manipulation du réseau lymphatique ont été préalablement développées chez la souris avec de bons résultats. L’expérience de notre équipe et les données existantes dans la littérature sont majoritairement basées sur la souris. Toutes les expérimentations seront réalisées sur l’animal adulte après développement du réseau lymphatique chez la souris c’est-à-dire après 8 semaines post-natal. Les injections intracrâniennes et la mesure de pression intracrânienne devront être effectuées sur des animaux jeunes adultes (âgés de 2 mois à un an), un âge auquel la boite crânienne est mature et stable, autorisant une chirurgie stéréotaxique précise.