Troubles nerveux

2 520 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue par ponction intracardiaque sous anesthésie, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent chaque jour, pendant seize jours au maximum, des composés par voie orale, intraveineuse, intrapéritonéale ou sous-cutanée, pour déterminer la dose maximale tolérée d'inhibiteurs de kinases. Le porteur annonce comme seul effet indésirable attendu une perte de poids, et prévoit la mise à mort de tout animal atteignant un point limite. Il conclut que le recours à la souris est "indispensable" parce que les tests in vitro ne prédisent pas la toxicité d'un organisme vivant.

Objectifs

Le projet s'inscrit dans un contexte de développement de nouvelles molécules thérapeutiques ciblées de la classe des inhibiteurs de protéines kinases conçues par "fragment based drug design", dans le but de traiter des pathologies à fort besoin médical en santé humaine : maladies inflammatoires, pathologies affectant le système nerveux périphérique et central, et cancers. L’approche du « fragment-based drug design », ou conception de médicaments par la méthode des fragments, consiste à cribler des molécules organiques de masse moléculaire très faible (fragments) qui n’ont la plupart du temps qu’une faible affinité pour la cible compte tenu de leur taille. Le criblage va se faire contre une cible thérapeutique choisie dans le cadre d’une pathologie particulière. Il va s’agir ensuite de combiner différents fragments identifiés et/ou de les faire évoluer en se basant sur la structure tridimensionnelle de la protéine cible considérée pour obtenir un candidat médicament de forte affinité et spécificité pour la cible étudiée. Ce projet se situera dans la phase d’évaluation préclinique du médicament qui marque les premiers pas de son développement. Les études précliniques ont pour but de collecter des données d’ordre pharmacologique, pharmacocinétique et toxicologique, le tout sur des modèles de cellules mises en culture et au sein d’organismes animaux vivants. Les études sur les modèles de cellules en culture et la pharmacocinétique in vivo des composés à tester auront déjà été évaluées en amont de ce projet, qui quant à lui permettra d’obtenir des informations sur la toxicité du composé test. Après avoir selectionné les molécules in vitro à travers des cribles biologiques pertinents, il est nécessaire d'évaluer la dose maximale tolérée in vivo. En effet, le développement de tout nouveau composé thérapeutique nécessite l'évaluation du rapport bénéfice/risque entre les doses thérapeutiques efficaces, et les effets secondaires et les niveaux de toxicité potentiels, suceptibles de diminuer ou annuler les effets curatifs de nouvelles molécules. L'importance d'évaluer les propriétés toxiques des molécules candidates ne peut donc pas être sous évaluée. L'objectif du projet est de déterminer la gamme optimale de doses de la molécule ne générant pas d'effets indésirables chez la souris, ainsi que ses paramètres posologiques (dose et fréquence d’administration).

Bénéfices attendus

Ce projet a pour objectif d'identifier la plage de dose utilisable d'une nouvelle molécule thérapeutique ciblée, c’est à dire ne générant aucun effet indésirable chez la souris. Ceci permettra d’optimiser sa posologie pour l’évaluation de son activité biologique sur des modèles murins de pathologies humaines, mais également d'ajuster la dose initiale utilisée lors des essais cliniques. Ce projet s'inscrit dans un contexte de thérapie ciblée qui regroupe un ensemble de traitements qui s’intègrent dans une stratégie thérapeutique dite « de précision ». Ce terme est utilisé en oncologie pour caractériser les médicaments qui ciblent spécifiquement une protéine et/ou un mécanisme impliqués dans le développement tumoral, de manière à les bloquer. En théorie leur cible n’est censée être présente (ou surexprimée) que dans les cellules tumorales de certains patients, ces médicaments sont donc à priori sans effet sur les cellules saines, en opposition aux cytotoxiques qui agissent sur leur cible mais aussi sur de nombreuses autres cellules (d’où leurs effets indésirables). A plus long terme cette évaluation de nouveaux composés a donc pour but de sélectionner les meilleures molécules thérapeutiques, présentant peu ou pas d'effets indésirables dûs au traitement, pour le traitement de maladies à forts besoins médicaux non satisfaits (maladies neurodégénératives, inflammatoires et cancer) et ainsi améliorer la prise en charge des patients.

Procédures

Les animaux se verront administrer des composés test quotidiennement ou biquotidiennement pendant 16 jours maximum. Les administrations seront faites par injection du produit par voie orale ou intraveineuse ou intrapéritonéale ou sous-cutanée. A la fin de la procédure expérimentale, les animaux seront anesthésiés avec une injection par voie intrapéritonéale et une ponction intracardiaque sera réalisée. Les animaux seront pesés quotidiennement.

Impact sur les animaux

L'effet indésirable attendu suite à l'administration d'une nouvelle molécule est une perte de poids.

Devenir

Les animaux sont euthanasiés, ils ne peuvent pas être réutilisés car cela risquerait d’introduire un biais dû aux possibles interactions entre les composés testés.

Remplacement

Les molécules testées dans ce projet sont systématiquement préalablement évaluées in vitro pour leur paramètres physico-chimiques, leur activité biologique, leur selectivité pour la cible visée et leur toxicité. Si ces tests sont nécessaires et permettent d'identifier les meilleures molécules candidates, ils ne permettent malheureusement pas de prédire la toxicité in vivo. Ces approches expérimentales ne constituent donc pas des méthodes alternatives ou substitutives à la complexité d’un organisme vivant. L'effet de l’administration du composé test in vivo résulte de l'interaction entre de nombreux mécanismes physiologiques qui ne peuvent être reproduits in vitro. Le recours à l’utilisation d’un modèle animal est donc indispensable.

Réduction

Le nombre d'animaux par groupe a été determiné de manière statistique afin d'obtenir des résultats analysables avec un test statistique. La réduction du nombre d'animaux utilisés dans ce projet passe également par l'optimisation de l'utilisation des groupes contrôles : dans la mesure du possible des études pourront être définies pour tester plusieurs molécules en parallèles afin de limiter l’utilisation d’animaux dans les groupes contrôles.

Raffinement

Un soin particulier sera apporté au raffinement et à l'anticipation des points limites au cours du projet. Le suivi quotidien individuel des animaux par le biais de leur observation et pesées quotidiennes permettra de minimiser au mieux les nuisances induites par l’étude. Dans le cas de l’atteinte de l’un des points limites définis dans le projet l’animal sera euthanasié. En cas d'approche de ces critères des croquettes mouillées seront mises à disposition des animaux pour éviter d'atteindre les points limites.

Choix des espèces

Ce projet s'inscrit dans un contexte de développement d'inhibiteurs de kinases pour le traitement de pathologies dans différentes aires thérapeutiques : oncologie, maladies inflammatoires et pathologie du système nerveux. La majorité des modèles animaux développés pour ces pathologies sont des modèles de souris génétiquement modifiées, souris transgéniques pour les pathologies inflammatoires et système nerveux, souris immunodéficientes pour les modèles en oncologie. Afin de tester l'activité biologique in vivo des molécules développées il est donc nécessaire d'avoir recours à ces modèles murins. Dans ce projet il n'y aura pas d'induction de pathologie, cependant ces études de détermination de la dose maximale tolérée serviront pour la suite de l’évaluation préclinique du médicament (notamment pour les études d’efficacité). Il est donc prévu d’utiliser la même souche pour ce projet et pour les études d’évaluation de l’efficacité afin d’éviter l’apparition d’une toxicité innatendue liée à la différence de souche lors de l’étude d’efficacité. Les animaux seront adultes, soit 8 à 10 semaines lors du début de l’étude, afin d’avoir un système immunitaire, hormonal et métabolique mature dans le but d’obtenir la réponse recherchée sans biais.

60 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue et le cerveau prélevé, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Issus d'une lignée trisomique dont le porteur reconnaît le phénotype "dommageable", petite taille dans 80 % des cas et dermites à staphylocoque exigeant des antibiotiques chez la moitié d'entre eux, ils reçoivent pendant seize jours une molécule par voie intrapéritonéale puis passent le test de la piscine de Morris. Ce test d'apprentissage impose des séances de nage répétées, les animaux en difficulté ou épuisés étant retirés de l'étude. Le porteur affirme qu'il n'existe "pas d'alternative" à l'animal pour étudier les déficits cognitifs et propose comme candidat un médicament déjà utilisé contre l'alcoolisme.

Objectifs

Le Syndrome de Down (SD) ou Trisomie 21 est la première cause de retard mental d’origine génétique. Le SD est lié à la présence d’une copie supplémentaire du chromosome 21 et touche 1 naissance sur 700. Il se caractérise par des déficiences intellectuelles : les personnes atteintes de SD ont des difficultés d’apprentissage et de mémorisation qui sont liées à des défauts dans le développement et le fonctionnement du cerveau. Cette anomalie chromosomique conduit à une surexpression des gènes du chromosome 21 humain, perturbant de nombreux systèmes physiologiques, morphologiques et biochimiques. Ces dérégulations se font de manière directe via l’augmentation de la production de protéines, ou indirecte à travers une multitude d’interactions de ces protéines sur l’ensemble du génome. Nous avons démontré le rôle du surdosage d'une protéine dans le modèle de rat SD, comme l'un des principaux moteurs du dysfonctionnement cognitif. Afin de mieux comprendre la conséquence du surdosage de cette protéine sur le fonctionnement cérébral dans notre modèle de rat SD et de développer une stratégie thérapeutique, notre projet est de tester une molécule qui est un médicament utilisé en clinique dans le traitement de l'alcoolisme, qui peut inhiber cette protéine dans un environnement cellulaire, et d’évaluer les capacités cognitives de notre modèle de rat SD.

Bénéfices attendus

La création et la caractérisation d’un modèle de rat portant la même mutation que l'humain, a permis de comprendre que la conséquence du surdosage d'une protéine est l'un des principaux moteurs du dysfonctionnement cognitif chez les patients trisomiques. Il n’existe à ce jour aucun traitement qui permet de restaurer les performances cognitives chez les patients. Toute molécule capable d’inhiber ou de réduire le surdosage de cette protéine sera potentiellement donc d’un grand bénéfice pour les patients.

Procédures

Nous allons réaliser les interventions suivantes : -Administration de composés par voie intra-péritonéale (moins d'une minute par rat) une fois par jour pendant 16 jours -test d'apprentissage dans la piscine de Morris : La durée du test est sur 7 jours : les 2 premiers jours 4 essais de 90s espacés d'1h sont réalisés chaque jour. Les 4 jours suivants, 2 essais de 90s, espacés de 2h, par jour. Le dernier jour, un seul essai de 90s. -Un prélèvement sanguin à la veine temporale superficielle (2 minutes par rat).

Impact sur les animaux

Le phénotype du notre modèle animal utilisé est considéré comme dommageable. En effet, les anomalies suivantes ont été observées : -Animaux de petite taille (80% des cas) -Dermites à Staphylococcus aureus nécessitant des traitements antibiotiques locaux (50%) voire des traitements antibiotiques généraux (20%). Concernant le SD, aucun phénotype délétère n’est observé chez ces rats dans leur environnement. Lors de l’injection par voie intrapéritonéale, une surveillance du site d'injection sera effectuée et un soin local pourra être appliqué en cas de lésion ou d'infection du site. Lors du test d'apprentissage (Piscine de Morris), les animaux présentant des problèmes de nage ou d'épuisement seront retirés de l'étude. Après les prélèvements sanguins, une surveillance de l'état des animaux, en s'assurant notamment qu'il n'y a pas de saignement au niveau de la zone de prélèvement.

Devenir

A l'issue de la procédure, les animaux seront euthanasiés puis les cerveaux seront prélevés en vue d'analyses post-mortem (structures cérébrales).

Remplacement

Il n’existe à l’heure actuelle pas d’alternative à l’utilisation des animaux pour les études concernant le cerveau. En effet, l’étude de déficits cognitifs nécessite un modèle vivant et suffisamment proche de l’Homme pour pouvoir être transposé à l’espèce humaine. Par ailleurs, il n’existe pas encore de modèle de cerveau in vitro ou autre permettant de réaliser de la recherche fondamentale dans ce domaine.

Réduction

Dans cette étude, nous comparerons trois groupes de rats: un groupe de rats contrôle négatif (sauvages + véhicule) ; un groupe de rats contrôle positif (mutant trisomique + véhicule) et le groupe d’intérêt (mutant trisomique + molécule à tester). Chaque groupe sera composé de 20 rats. En ce qui concerne le sexe, comme nous n’attendons pas à avoir un effet sexe, les 2 sexes seront utilisés (on veillera à avoir des groupes de mêmes proportions). Nous avons évalué le nombre de rats nécessaire pour pouvoir valider de façon statistique (test de Mann et Whitney) l’hypothèse que l’effet du traitement entre les groupes n’est pas nul. En fonction de ces paramètres, 20 rats par groupe seront nécessaires pour notre étude.

Raffinement

Du fait de leurs phénotypes dommageables, ces animaux font l’objet d’une attention particulière afin de pouvoir détecter le plus précocement possible tous problèmes pouvant altérer leur bien-être. Les animaux seront ainsi suivis quotidiennement tout au long de leur vie. Si un animal présente des signes de douleur ou de mal être, il sera présenté au vétérinaire puis, si un traitement est envisageable, il sera mis en place (on utilisera des anti-inflammatoires). A noter que le traitement utilisé devra être adapté au cas par cas en fonction des symptômes rencontrés. Si aucun traitement n’est envisageable, l’animal sera mis à mort. Par ailleurs, tout au long de leur vie, les animaux seront hébergés par 2 et disposeront d’un bâton à ronger comme enrichissement.

Choix des espèces

Le rat est physiologiquement et génétiquement plus proche de l’Homme. A ce jour, l’anatomie, la physiologie et la génétique du rat sont bien connues. Par ailleurs, l’évolution de l’ingénierie génétique permet maintenant de réaliser facilement des modifications génétiques chez cette espèce. De plus, les régions homologues du chromosome 21 humain sont retrouvées sur 2 chromosomes chez le rat contre 3 chez la souris. L’obtention d’un modèle de trisomie complète est donc plus simple à obtenir chez le rat. Le rat constitue ainsi un modèle de choix pour générer des modèles de maladies humaines pour le syndrome de down. Les rats seront adultes, agés de 15 à 16 semaines environ au début des tests. l'ensemble des tests sera réalisé sur une période de 3 semaines.

33 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour analyse histologique, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit sous anesthésie une craniotomie puis une injection stéréotaxique dans le thalamus, avant deux semaines de surveillance, pour valider la diffusion d'un virus thérapeutique. Le porteur prévoit une couverture analgésique et une mise à mort en cas de perte de 20 % du poids. Il affirme qu'il n'existe pas d'alternative expérimentale à ce modèle murin.

Objectifs

Le but du projet est de définir la propagation d'un virus à visée thérapeutique ainsi que son intégration dans les cellules cibles du système nerveux central. Pour cela, nous allons procéder à trois étapes. La première consistera à valider les coordonnées d'injection d'un colorant dans une zone du cerveau de Souris, le Thalamus. Cela nous permettra de nous assurer de la validité et de la reproductibilité du geste technique. Une fois cette étape validée, nous procéderons à l'injection du virus de type adénovirus. Celui-ci s'incorporera dans les cellules du tissu cible et déclenchera l'expression d'une protéine fluorescente que nous pourrons ensuite analyser par histologie. Nous ciblons dans cette étude le thalamus qui n'a jusqu'à présent jamais été ciblé dans notre institut, mais nous maitrisons cette voie d'injection pour d'autres structures. Par ailleurs, ce virus a déjà fait l'objet d'injections dans d'autres structures mais son intégration n'était pas satisfaisante étant donné les populations de cellules atteintes qui ne correspondaient pas au type cellulaire efficace pour permettre l'expression du code génétique véhiculé par ce virus. Finalement, si ces étapes sont validées, nous utiliserons le virus candidat médicament dans une dernière étude afin de valider l'expression du matériel génétique apporté par le virus.

Bénéfices attendus

Ce projet nous permettra de poursuivre le développement d'un virus candidat médicament dont le but est de traiter les pathologies d'origine génétique du système nerveux central, dans les populations neuronales. Nous prévoyons en effet ensuite d'appliquer le vecteur thérapeutique sur des lignées de souris porteuses d'une mutation génétique, modèles d'une pathologie humaine (Syndrome de l'X fragile). Ce projet consiste donc à une des étapes indispensables du développement d'un candidat médicament.

Procédures

Les animaux seront anesthésiés durant environ 60 minutes avec une mélange injecté par voie intra-péritonéale. Pour éviter toute douleur durant l'injection cérébrale, un injection sous-cutané d'antalgique sera aussi pratiquée (le geste dure quelques secondes et la couverture antalgique plusieurs heures).

Impact sur les animaux

Durant ce projet, les animaux subiront une injection stéréotaxique. Celle-ci se réalise sous anesthésie par voie intra-péritonéale et dure environ 1 heure. Durant ce geste, une craniotomie est réalisée suivie d'une injection dans le cerveau. Trente minutes avant l'injection du virus, les animaux recevront une injection de buprénorphine (10 secondes). La zone est ensuite nettoyée et suturée. Les animaux seront ensuite surveillés durant deux semaines puis mis à mort.

Devenir

Tous les animaux doivent être analysés au niveau histologique, ce qui nécessite leur mise à mort.

Remplacement

ce projet s'inscrit dans la mise en place d'un candidat médicament chez l'Homme dont le modèle d'étude principal est une lignée de souris génétiquement modifiées. Il n'existe actuellement pas d'alternative expérimentale.

Réduction

Les effectifs dans les groupes expérimentaux sont réduits mais suffisants pour les analyses histologique ou génétiques planifiées. Il n'est pas possible de les réduire sans impacter la robustesse de l'analyse finale.

Raffinement

Les injections seront effectuées sous anesthésie (Kétamine/Xylazine) avec une couverture antalgique (Buprénorphine)), les animaux maintenus à température à l'aide d'un matelas chauffant et une surveillance étroite post-injection du site d'injection et de l'état des animaux sera réalisée pour réagir à tout signe de souffrance. Un suivi de poids sera mis en place pour les protocoles étalés sur 2 semaines afin de mettre en évidence une baisse de l'état général des animaux le cas échéant. En cas d'une baisse de 20% du poids initial sur une semaine, les animaux seraient euthanasiés immédiatement pour éviter toute souffrance.Des points limites ont été mis en place pour éviter toute souffrance aux animaux.

Choix des espèces

La souris constitue le meilleur modèle d'étude car il existe une lignée Fmr1 KO qui est un bon modèle d'étude de la pathologie ciblée (syndrome de l'X fragile) Les animaux seront agés de 5-6 semaines, correspondant au stade cible pour l'étude de la pathologie dans le projet utilisant les animaux génétiquement modifiés.

Âgés de deux jours, des souriceaux sont anesthésiés par refroidissement sur la glace, reçoivent dans le cerveau une injection de vecteur viral ou de solution saline, puis retrouvent leur mère au réveil. 370 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées en fin d'expérience pour prélever leur cerveau. Le porteur attend des pertes lors des injections et des rejets de portée par les mères, et injecte des souriceaux dont le génotype reste inconnu à ce stade, pour tester une thérapie génique sur une lignée porteuse d'une mutation à l'origine d'une forme familiale sévère de SLA. Le comportement moteur doit révéler l'effet du traitement, avec un minimum de 18 souris pour "le test comportemental", sans que le résumé précise lequel.

Objectifs

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurologique caractérisée par une mort sélective des motoneurones. Son issue est fatale en quelques années après le diagnostic, par paralysie progressive provoquant une insuffisance respiratoire. L'incidence et la prévalence de la SLA sont dans le monde respectivement de 2 et 8/100 000 personnes et concernent principalement les personnes de plus de 40 ans. La durée de vie après le diagnostic est d'environ 2 ans. Malgré les efforts déployés pour comprendre la physiopathologie de la SLA, il n'existe à ce jour aucun traitement efficace. Certains cas de SLA sont présents au sein d’une même famille, on parle de SLA familiale. Elle est due à des mutations de gènes. L'une d'elle provoque des SLA extrêmement sévères, avec un début des symptômes entre l’adolescence et la quarantaine et une progression très rapide menant au décès en quelques mois suivant le diagnostic. Afin de reproduire cette mutation, un modèle de souris SLA présentant la mutation a été généré. Ces souris développent un phénotype moteur associé à une perte progressive des motoneurones. La thérapie génique est une approche prometteuse, notamment par modification du génome pour corriger cette mutation. Les virus adéno-associés (AAV) en thérapie génique servent de « moyen de transport » pour apporter du matériel génétique dans les cellules cibles. Ils sont souvent utilisés en raison de leur non toxicité et de leur stabilité à long terme dans le cerveau de rongeurs, de primates, mais aussi chez l'homme. Néanmoins, l’injection d’AAV chez des souris de 6 semaines n’a pas permis l’expression du virus chez les souris à l’âge adulte. Une hypothèse serait que l'expression du virus se fasse à un stade trop tard du développement cérébral. L'objectif de ce projet est de réaliser des injections avec des AAV dans un modèle de souris SLA, afin de valider leur effet thérapeutique. Dans un second temps, le comportement moteur des animaux sera analysé afin de valider l'effet de la thérapie génique.

Bénéfices attendus

Cette étude nous apportera une meilleure compréhension de la SLA et des traitements possibles. Le modèle de souris SLA permettra de tester des approches thérapeutiques permettant de reverser les symptômes de ces souris et d’améliorer leur survie. Malgré les efforts déployés pour comprendre la physiopathologie de la SLA et identifier de nouvelles cibles thérapeutiques, il n'existe à ce jour aucun traitement efficace. La prise en charge des patients repose majoritairement sur des traitements améliorant leur qualité de vie et une thérapie pluridisciplinaire prodiguées par des professionnels de santé. La compréhension de la physiopathologie de la maladie est donc indispensable à la conception d’un traitement adapté à chaque forme de SLA. Cette étude chez un modèle de souris SLA est un prérequis pour tester ces traitements chez l’Homme ensuite.

Procédures

Une seule injection sera réalisée en intracérébrale avec un vecteur AAV ou une solution véhicule (NaCl) chez chaque souris à l'âge de deux jours. Les souris seront anesthésiées sur la glace. Le temps total de la procédure est de 10 min : Anesthésie sur glace de la souris : 10 min (cela inclus le temps d'endormissement de l'animal (état d'inconscience) et la préparation à l'injection (désinfection du crâne, prise de coordonnées.) Injection intracérébrale de la souris : 25 sec

Impact sur les animaux

Une perte du nombre d’animaux est attendue lors des injections, également à cause du jeune âge des animaux et du rejet de la mère après les injections.

Devenir

Les animaux seront tous mis à mort en fin d'expérience pour prélever les cerveaux afin d'effectuer des analyses histologiques.

Remplacement

Les cultures cellulaires ne permettent pas de modéliser l’aspect intégré des pathologies neurologiques. Nous avons donc besoin de recourir à des modèles animaux qui présentent une organisation du système nerveux proche de celle de l’homme pour réaliser ce projet de recherche. Du fait de la complexité du mécanisme que nous étudions, le modèle animal comme la souris reste indispensable. De plus, on ne sait pas modéliser aujourd’hui la distribution d’un traitement de thérapie génique dans un organisme sans le tester dans un organisme vivant tel que la souris.

Réduction

Les effectifs ont été mis en place suite aux prérequis statistiques et aux résulats de notre étude pilote, permettant tout en réduisant le nombre d'animaux utilisés d'obtenir une réponse statistiquement significative et exploitable, en prenant en compte la variabilité interindividuelle. Nos travaux antérieurs sur des animaux soumis à des injections cérébrales suivies d’analyses comportementales nous ont permis de démontrer qu'un nombre de minimum de 18 souris pour le test comportemental est nécessaire. Notre étude pilote nous a montré qu’un taux de 70% de réussite au niveau du site d’injection était obtenu après les injections intracérébrales. Nous avons ainsi défini le nombre d’animaux nécessaires en prenant en compte ces paramètres ainsi que le fait que le génotype sera inconnu au moment de l’injection, les pertes des animaux lors des chirurgies ainsi que le potentiel rejet des mères après les injections. En fonction de la normalité des données (répartition en cloche) les tests statistiques paramétriques ou non paramétriques seront utilisés afin de comparer les différents groupes expérimentaux.

Raffinement

Ainsi, afin d'améliorer le bien-être animal au cours de notre étude, les besoins physiologiques des animaux seront respectés (nourriture ad libitum, cages propres, nids d'enrichissement) permettant une réduction du stress et de limiter au maximum la souffrance des animaux. Lors des injections, en cas de signe de souffrance, le personnel qualifié pourra décider de l'arrêt de la chirurgie et de l'euthanasie de l'animal. Lors des chirurgies les mères seront isolées de leur portée. Les souriceaux seront injectés et après le réveil ils seront réintroduits dans leur cage initiale. Ils seront marqués avec leur propre urine afin de masquer toutes odeurs liées à la procédure chirurgicales. Cela évitera un rejet de la mère. Les mères seront réintroduites dans leurs cages une fois la portée injectée et réveillée. Les cages ne seront pas changées lors de la période post-opératoire (48h minimum). Le réveil de l'animal se fera sur une couverture chauffante (37°C). Cette couverture possédant une sonde thermique elle nous permettra de réaliser un retour progressif à 37°de la température corporelle du souriceau. Pour limiter toute souffrance chez l'animal nous suivrons les points limites durant la procédure. Lors des injections les souris seront anesthésiées sur glace, il s'agit d'une méthode couramment utilisée pour induire une anesthésie chez les rongeurs avant l'âge de 7 jours lors d'interventions chirurgicales. Cette technique a été validée comme sûre et efficace et repose sur le fait que les très jeunes rongeurs sont poïkilothermes (c’est-à-dire régulent leur température avec celle de l'environnement). L'hypothermie profonde fournit à la fois une immobilisation et une analgésie de l'animal.

Choix des espèces

Dans le domaine de recherche sur les maladies neurologiques, la souris est un modèle de choix. Les études réalisées avec ce modèle sont reproductibles et simples d'un point de vue expérimental. Les souris présentent une organisation du système nerveux proche de celle de l'homme. Enfin, nous possédons une grande expertise avec ces modèles et le matériel chirurgical et médical est adapté à ce modèle. Les animaux seront injectés à P2, à un stade précoce du développement cérébral, pour permettre une expression optimale du matériel génétique.

848 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue par exsanguination et perfusion intracardiaque, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Dès la naissance elles reçoivent des injections intragastriques, puis subissent une restriction alimentaire ramenant leur poids à 85 % pendant deux mois et des tests d'équilibre, d'attention et de flexibilité comportementale, pour clarifier le rôle des cellules murales dans les maladies des petits vaisseaux cérébraux. Le porteur reconnaît que la manipulation des nouveau-nés peut provoquer leur cannibalisme par la mère et que la perte de cellules murales peut entraîner lésions cérébrales, troubles moteurs et mort prématurée, tout en qualifiant ces lésions de très bien tolérées. Il affirme ne pas pouvoir substituer au modèle animal une approche in vitro ou informatique.

Objectifs

Les vaisseaux sanguins sont des conduits qui transportent le sang dans l'organisme. Ils sont schématiquement constitués de l'intérieur vers l'extérieur d'une monocouche interne de cellules endothéliales en contact avec le sang et d'une ou plusieurs couches de cellules murales permettant la contraction ou la dilatation du vaisseau. Dans le cerveau, il existe au moins 3 grands types de vaisseaux: les artères/artérioles, les capillaires et les veines. Les cellules endothéliales et les cellules murales présentent des caractéristiques moléculaires, histologiques et fonctionnelles qui différent en fonction du type de vaisseau. Les maladies des petits vaisseaux cérébraux sont définies par la présence de lésions structurales ou fonctionnelles des cellules endothéliales ou des cellules murales. Elles sont responsables chez l'homme d'environ un tiers des accidents vasculaires cérébraux, de lésions de la substance blanche diffuse, de microsaignements, d'une atrophie cérébrale et sont une cause majeure de déclin cognif. IL n'existe à ce jour aucun traitement spécifique pour ces maladies, une des raisons étant que les mécanismes physiopathogéniques de ces maladies sont encore très mal connus. Des données de la littérature suggèrent que la perte des cellules murales joue un rôle important dans le déterminisme de ces maladies mais il existe des données contradictoires quant à l'implication des cellules murales des artères versus celles des capillaires. L'objectif de ce projet est de clarifier l'implication des cellules murales de ces différents types de vaisseaux cérébraux dans les différentes manifestations cliniques des maladies des petits vaisseaux cérébraux chez la souris.

Bénéfices attendus

Les résultats de ce projet de recherche fondamentale permettront de clarifier de façon définitive le rôle respectif de la perte des cellules murales des artères, des capillaires et des veines dans la symptomatologie des maladies des petits vaisseaux cérébraux. S'il s'avère comme nous le pensons que la perte des cellules murales des artères joue un rôle déterminant dans ces maladies, nos résultats conduiront à une ré-orientation des travaux de recherche dans ce domaine et à l'exploration de nouvelles cibles thérapeutiques.

Procédures

3 injections intragastriques quotidiennes après la naissance (durée 10 min/injection). Restriction alimentaire visant à réduire le poids à 85% du poids initial d’une durée maximale de 2 mois, de l’âge de 4 à 6 mois et de l’âge de 10 à 12 mois. Tests de comportement d'une durée de 5 min à 1 heure / jour pendant 2 mois, de l’âge de 4 à 6 mois et de l’âge de 10 à 12 mois. 1 injection intraveineuse 6 heures avant la mise à mort (durée de l'injection 10 min). Mise à mort par exsanguination et perfusion intracardiaque (durée 30 min).

Impact sur les animaux

La manipulation des nouveaux nés en vue de la réalisation des injections intragastriques de tamoxifène pourrait conduire au cannibalisme par la mère mais ceci peut être très largement évité en soupoudrant les souriceaux de sciure de la cage après leur manipulation. La perte des cellules murales des vaisseaux peut conduire à des lésions histologiques du cerveau, des troubles moteurs et la mort prématurée de la souris mais dans notre expérience ces lésions sont extraordinairement bien tolérées chez la souris car d'apparition très progressive. La restriction alimentaire pourrait conduire à une perte de poids supérieure à celle souhaitée (environ 85% du poids original) mais pour prévenir celà les souris seront pesées tous les jours.

Devenir

mise à mort par exsanguination et perfusion transcardiaque de fixateurs. La perfusion intracardiaque de fixateurs permet de fixer le cerveau in situ avant son prélèvement et donc de préserver la morphologie des tissus et des vaisseaux du cerveau , ce qui est indispensable dans notre projet.

Remplacement

La complexité des interactions vaisseaux –cerveau- débit sanguin fait qu’il est fondamental d’étudier ces anomalies sur l’animal vivant, soumis à l’ensemble des systèmes régulateurs, de façon parfaitement intégrée. De plus, la complexité de ces interactions fait qu’on ne sait pas modéliser correctement ce système in vitro. Pour ces raisons, nous ne pouvons pas substituer au modèle animal un modèle in vitro ou computationnel.

Réduction

Pour limiter le nombre d’animaux, seules les expériences considérées comme absolument indispensables seront réalisées. Les mêmes animaux seront utilisés pour étudier différents aspects de la symptomatologie des maladies des petits vaisseaux cérébraux. Plus spécifiquement, les mêmes animaux seront utilisés pour examiner l’équilibre et la cognition de l’âge de 2 à 12 mois et la présence de lésions des vaisseaux et du cerveau à 12 mois. Comme il n’est pas recommandé de réaliser chez la même souris 2 tests cognitifs distincts qui requièrent plusieurs semaines d’apprentissage et que les modalités de conservation du cerveau prélevé après la mise à mort pour l’analyse des lésions en histologie et en immunohistochimie sont très différentes de celles requises pour l’étude en IRM qui requière le prélèvement de la tête entière, nous utiliserons une première série d’animaux chez lesquels seront analysés les processus attentionnels et les lésions du cerveau en IRM et une deuxième série d’animaux chez lesquels seront analysés la flexibilité comportementale et les lésions du cerveau en immunohistochimie. De plus, les analyses en histologie et en IRM seront réalisées de façon séquentielle. Nous commencerons pour chaque modèle par l’analyse des souris de 12 mois. L’analyse des souris âgées de 6 mois ne sera effectuée que si nous détectons des lésions à 12 mois ; idem pour les souris âgées de 2 mois qui ne seront analysées que si nous détectons des lésions à 6 mois. Nous ne pouvons pas fournir de calcul de puissance puisque les souris avec les génotypes décrits dans cette saisine n’ont encore jamais été explorées avec les tests proposés dans cette saisine. En revanche, nous avons calculé la taille des échantillons en nous basant sur des jeux de données collectées au cours d’expériences précédentes similaires mais avec des souris de génotype différent. 10 Males et 10 femelles par groupe sont suffisants pour détecter la présence de lésions en histologie ou en IRM. 20 males et 20 femelles par groupe sont suffisants pour détecter la présence de troubles de l’équilibre ou de la cognition.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en groupe sociaux dans des cages enrichies afin d’éviter le stress lié à l’isolement. Les injections intragastriques sont réalisées, entre jour 1 à 3 après la naissance quand l’estomac des souriceaux est facilement identifiable du fait de sa couleur blanchâtre et avant l’apparition de la pigmentation de la peau. La restriction alimentaire, nécessaire pour la réalisation de certains tests du comportement, aura pour objectif d’obtenir une réduction du poids de la souris de 15% par rapport à son poids initial. Elle sera étroitement surveillée par la pesée quotidienne de la souris et l’apport de nourriture sera adapté individuellement afin de maintenir le poids à 85% du poids initial. La durée de la restriction alimentaire n’excédera pas 2 mois et ne sera renouvelée au maximum qu’une fois. Les injections intraveineuses seront réalisées sous analgésie. La mise à mort sera effectuée sous analgésie et anesthésie générale profonde. Nous veillerons au bienêtre des animaux en mettant en place une grille de score et en utilisant des points limites adaptés, un arbre décisionnel et des critères d’arrêt de souffrance. Tout signe de douleur, souffrance, angoisse ou stress chez les animaux sera soulagé au préalable avec des analgésiques.

Choix des espèces

La souris est un animal vertébré chez lequel, d'une part, l'organisation du système vasculaire cérébral est assez proche de l'homme et d'autre part les manipulations génétiques sont aujourd’hui réalisables. Ces manipulations génétiques sont indispensables pour la réalisation de ce projet. Elles permettront de déléter des populations spécifiques de cellules murales vasculaires. La majorité des animaux utilisés seront des souris jeunes âgées de 2 mois à souris âgées de 12 mois car il est nécessaire de pouvoir analyser la progression des lésions au cours de la maladie. Un nombre limité d'animaux seront analysées à l’âge de 18 jours afin de valider le modèle expérimental.