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Etude de l’immunogénicité de pseudo-particules virales de SARS-COV2 chez la souris
- Recherche appliquée
- Maladies infectieuses
- Troubles respiratoires
16 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, réparties entre un niveau de souffrance léger et modéré. Elles reçoivent un candidat vaccin à pseudo-particules virales de SARS-CoV-2 par voie sous-cutanée ou nasale à trois reprises, avec quatre prélèvements sanguins à la veine sub-mandibulaire, avant mise à mort pour prélever les organes lymphoïdes. Le porteur indique n'avoir jamais observé de signe clinique avec des protocoles similaires. Il affirme qu'aucune méthode de substitution ne mime la complexité de la réponse immunitaire des mammifères.
Objectifs
La disponibilité d'un vaccin efficace et permettant une cross-protection contre les variants de SARS-CoV-2 reste une urgence. Les pseudo-particules virales (virus-like particles ou VLPs)ont montré dans de nombreux modèles d'infection leur grande qualité d'antigène vaccinal. Le vaccin candidat composé de ces VLPs doit permettre de générer une réponse immunitaire humorale et cellulaire contre l'ensemble des protéines de structure du coronavirus (protéines S, E, M, N) contrairement aux vaccins actuellement disponibles ne contenant que l'antigène ou des séquences codant la protéine SPIKE à l'exception des vaccins basés sur des virus inactivés. Pour cela, notre équipe a développé des pseudo-particules virales de SARS-COV2 contenant la protéine S du variant delta ainsi que les protéines M, N et E de la souche originelle de Wuhan. En effet, ces trois dernières protéines structurales sont beaucoup moins sujettes à l'apparition de mutations et peuvent donc induire des protections croisées. Notre objectif est d'évaluer l'immunogénicité humorale et cellulaire de ce candidat vaccin de seconde génération en évaluant deux voies d'administration : sous-cutanée et nasale.
Bénéfices attendus
En cette période de pandémie de COVID-19 , la disponibilité d'un vaccin efficace et permettant une cross-protection contre les variants de SARS-CoV-2 reste une urgence. Ce projet va permettre de valider l'immunogénicité de notre candidat vaccin basé sur des pseudo-particules virales (virus-like particles ou VLPs) selon deux voies d'administration, l'une classique, la voie sous cutannée et l'autre plus adaptée à des pathogènes respiratoire, la voie nasale.
Procédures
Les animaux seront soumis à des : 1/ Prélèvements sanguins à J0 , J14, J28 et J45 à la veine sub-mandibulaire avec un volume cible de 200 μL 2/ Injections sous-cutanées du candidat vaccin sous un volume de 200 μl à J0, J7 et J28 3/ Instillations nasales du candidat vaccin sous un volume de 20 μl (10 μl par naseau) à J0, J7 et J28
Impact sur les animaux
Des protocoles similaires que ce soit d'immunisation sous-cutanée ou nasale ont été mis en oeuvre au sein de notre laboratoire et n’ont jamais montré de signes cliniques ou de changement de comportement suite à la vaccination. Les animaux seront tout de même surveillés de manière quotidienne pour détecter toute nécrose au point d'injection (groupe recevant les immunogènes par voie sous cutanée), tout inconfort respiratoire (groupe recevant les immunogènes par voie nasale). Tout animal présentant un de ces signes cliniques sera euthanasié. Toutes les procédures sont effectuées sous le controle d'un expérimentateur/concepteur expérimenté qui saura limiter ou le cas échéant évaluer le stress et/ou la douleur engendrée par la procédure.
Devenir
A J42, fin de la procédure, les animaux seront mis à mort afin de prélever les organes lymphoïdes secondaires.
Remplacement
Pour ce projet, il n’existe pas de méthode de substitution pour mimer la complexité de la réponse immunitaire chez les mammifères.
Réduction
Le nombre d’animaux est calculé au plus juste à l’aide d’outils statistiques garantissant une puissance de test de 80% minimum en s’appuyant sur les données de la littérature et de notre expérience.
Raffinement
Les souris sont hébergées en accord avec les directives en vigueur et bénéficient d'un enrichissement social (3 animaux /cage) et physique (maisonnette en plexiglas, papier absorbant, boîte à oeuf en carton) dans la zone d'hébergement définie par la SBEA de l’établissement. Un suivi quotidien de l’état de santé des animaux sera réalisé avec une surveillance systématique de points limites (prostration des animaux, poils hérissés). Tout traitement pouvant interférer avec la réponse immunitaire est proscrit. Des critères d’arrêt en lien avec les points limites sont prévus dans le projet afin de prendre en compte d’éventuels effets inattendus.
Choix des espèces
La souris Balb/c est la souris la plus utilisée pour valider l'immunogénicité d'un candidat vaccin. De plus, tous les outils immunologiques sont disponibles pour étudier la réponse immunitaire humorale et cellulaire chez la souris. Ce modèle murin permettra de faire la preuve concept de l’induction d’une réponse immunitaire avant de passer sur un modèle d’infection comme la souris K18-hACE2 et le hamster. 7 semaines incluant une semaine d’acclimatation. Stade physiologique : croissance
Evaluation de l’efficacité de probiotiques dans l’infection au SARS-CoV2 chez le hamster
- Recherche appliquée
- Autres troubles humains
- Maladies infectieuses
- Troubles respiratoires
160 hamsters dorés vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils sont infectés par le SARS-CoV-2 par voie nasale ou orale, gavés chaque jour avec des probiotiques, et subissent une perte de poids progressive avant un prélèvement sanguin intracardiaque terminal sous anesthésie et une autopsie. Le porteur teste l'efficacité de bifidobactéries contre l'infection et présente le hamster doré comme un "modèle de choix" par sa sensibilité au virus. La perte de poids attendue reste sous le seuil de 15 % fixé comme point limite.
Objectifs
L’intestin héberge naturellement des milliards de microorganismes, constituant le microbiote intestinal. Outre sa fonction dans la digestion, le microbiote exerce un rôle important dans la protection de l’organisme contre les pathogènes. Lorsque le microbiote intestinal est perturbé dans sa composition et/ou son fonctionnement, on parle de dysbiose. La dysbiose peut être due à un traitement antibiotique par exemple mais aussi liée à une pathologie. Chez certains patients atteints de la Covid-19, outre les symptômes classiquement observés, on peut constater parfois un tel déséquilibre de la biodiversité de la flore intestinale, associé à des symptômes gastro-intestinaux incluant des diarrhées. Par ailleurs, les analyses des selles de ces patients démontrent que le virus SARS-CoV2 peut survivre dans le tractus gastro-intestinal suggérant ainsi que ce dernier peut constituer un site extra-pulmonaire pour la multiplication et l’activité virale. De plus, le récepteur utilisé par le SARS-CoV2 pour infecter les cellules de l’hôte (fortement exprimé dans les cellules pulmonaires) est aussi présent dans les cellules épithéliales du tractus GI et joue un rôle essentiel dans le contrôle de l’inflammation intestinale et l'équilibre microbien. L’apport de probiotiques pourrait constituer une approche de traitement à 2 niveaux : 1/En exerçant un blocage du processus de fusion du virus aux cellules de l’hôte 2/en exerçant une activité de modulation des molécules de l'immunité. Le présent projet se propose d’évaluer l’efficacité de bifidobactéries sur l’infection à SARS-CoV2 chez le hamster doré. Deux probiotiques candidats (bifidobactéries) ont été retenus pour l'essai d'efficacité in-vivo.
Bénéfices attendus
Une activité immunomodulatrice des bifidobactéries associée à une activité de perturbation de la mutiplication du SARS-CoV2 permettraient de limiter l'infection par le SARS-CoV2 chez le hamster. Le bénéfice attendu est donc l'apport de la preuve que les bifidobactéries peuvent constituer un potentiel traitement contre l'infection au SARS-CoV2.
Procédures
Les hamsters vigiles seront traités par gavage oral quotidien (sonde) avec un volume de 200µL, soit 11 ou 13 gavages (durée = 2/3 secondes/gavage) selon les groupes Les hamsters de la procédure 1 seront infectés une seule fois par voie intra-nasale (40µl - animaux anesthésiés - durée = 15 secondes environ) Les hamsters de la procédure 2 seront infectés une seule fois par voie orale (200µl - animaux vigiles - 2/3 secondes environ) Les hamsters seront manipulés quotidiennement pour une pesée (11 à 14 pesées selon les groupes - durée = 10 secondes) Les hamsters seront anesthésiés (J+4 ou J+7) à l'isoflurane puis par injection de kétamine/xylazine afin de réaliser une prise de sang intracardiaque terminale avant autopsie (prooédure terminale de 15 minutes au total)
Impact sur les animaux
Une perte de poids, progressive et s’étalant sur une période allant de J+1 à J+6 post-infection, est attendue chez les hamsters infectés avec du SARS-CoV2. Hormis cette perte de poids, il n’y a pas de symptômes cliniques attendus durant la période d’infection. L’infection n’aboutit jamais à des décès non désirés. La perte de poids prend généralement fin à J+6 et n'excède pas 15% du poids constaté le jour de l'infection.
Devenir
Les animaux seront tous mis à mort afin de réaliser une autopsie et une collecte d'organes/sang pour étudier différents paramètres de l'infection.
Remplacement
Des experimentations préliminaires in-vitro ont été réalisées en amont du projet afin de sélectionner les souches candidates et de valider leur activité anti-protéase et immunomodulatrice. Néanmoins, l'évaluation de l'efficacité des traitements par probiotique (évalution de multiplication virale, la distribution, lésions associées) ne peut se faire in-vitro et nécessite de passer par le modèle animal.
Réduction
Le nombre d'animaux par groupe a été fixé à 16 afin d'avoir 8 animaux par point de mise à mort (J+4 et J+7) afin d'obtenir des résultats d'infection virale statistiquement significatifs.
Raffinement
Ces hamsters seront hébergés en cage de 2 individus avec un enrichissement composé de nombreux tunnels, abris (afin de satisfaire leur besoin de cachette), cellulose, et de bâtonnets de bois à ronger. Un contrôle de leur état de santé sera assuré tous les jours. Des points limites précis et suffisamment précoces pour leur éviter toute souffrance prolongée et inutile ont par ailleurs été définis.
Choix des espèces
Les études scientifiques menées sur le SARS-CoV-2 ont maintenant largement démontré que le hamster doré était un modèle expérimental qui présentait une forte sensibilité au virus (atteintes respiratoires, perte de poids) ainsi qu'une forte réceptivité (multiplication du virus dans les poumons). Le hamster est donc le modèle de choix pour l'évaluation de l'efficacité de nouvelles thérapeutiques ou de nouveaux vaccins. Nos précédentes expérimentations nous ont permis de caractériser la réceptivité et la sensibilité des hamsters adultes vis à vis des souches SARS-CoV2 utilisées au laboratoire. Nous utiliserons donc des hamsters adultes de 8 à 10 semaines à réception.
- Recherche appliquée
- Troubles respiratoires
Ouistitis et tamarins : 106
Macaques à longue queue : 136
402 animaux non-humains vont être utilisés, dont 106 ouistitis et 136 macaques infectés par la tuberculose en souffrance modérée, et 160 souris en souffrance légère. Les primates sont exposés à la bactérie par aérosol sous anesthésie, puis suivis par imagerie, prélèvements sanguins et biopsies pulmonaires, tandis que les souris servent à mettre au point l'exposition par aérosol. Le porteur prévoit de tuer la plupart des animaux pour analyser leurs tissus, une partie des contrôles et des groupes traités étant réutilisée, retournée à l'élevage ou adoptée. Il affirme que seuls les primates non-humains reproduisent les formes de la maladie observées chez l'humain et présente le recours à la souris comme un moyen de ne pas augmenter le nombre de primates.
Objectifs
Ce projet a pour but de tester de nouvelles stratégies thérapeutiques pour l’Homme chez le primate non-humain (PNH) infectés par la bactérie Mycobacterium tuberculosis (Mtb) responsable de la Tuberculose afin d’établir un traitement assurant une guérison durable, sans rechute. Il vise également à tester différentes stratégies vaccinales conférant une meilleure protection que le vaccin actuel (BCG, Bacille de Calmette et Guérin) contre les formes pulmonaires chez l’adulte.
Bénéfices attendus
Bénéfices à court terme : Ce projet permettra d’implanter en France un modèle préclinique d’infection tuberculeuse chez le PNH reproductible et fiable pour l’évaluation de nouveaux traitements contre la tuberculose. Ce projet va permettre de tester l’efficacité de plusieurs traitements en court de développement par des groupes pharmaceutiques de façon accélérée (en quelques semaines). Il va permettre une sélection rapide des traitements prometteurs à tester ensuite en clinique. Nous espérons ainsi aider au développement de nouveaux traitements plus efficace que le celui de référence (combinaison de 4 antibiotiques administrés pendant 6 mois) notamment contre les souches résistantes aux antibiotiques. Le modèle préclinique permettra également de tester des nouvelles stratégies vaccinales, leur aptitude à induire une réponse immunitaire spécifique et à protéger d’un challenge infectieux. L’efficacité, en comparaison au vaccin déjà existant Bénéfices à long terme : Nous espérons identifier à posteriori des biomarqueurs prédictifs de l’efficacité d’un traitement/vaccin contre la tuberculose, en se basant sur les données accumulées lors des tests des différentes molécules chez le PNH Ce projet va nous permettre d’avoir un modèle d’infection tuberculose bien connus et maitrisé afin de réponse à d’autres besoins (question sur la physiopathologie de l’infection, test de molécules dans le cadre d’autre programme…)
Procédures
Les animaux seront exposés à une souche de mycobactérie par les voies respiratoires sous anesthésie générale qui durera au total 30 minutes (tous les animaux sauf les animaux contrôles). Les ouistitis et les macaques auront des séance d’imagerie non invasive sous anesthésie générale pendant 1h 2 fois par mois. Les ouistitis et les macaques auront des examens cliniques sous anesthésie générale 1 fois par semaine ou 1 fois toutes les 2 semaines, selon les besoins. Ils seront également pesés 1 fois par semaine (obligatoire pour les ouistiti) ou 1 fois toutes les 2 semaines (macaques). Les prélèvements sanguins, de fluides et tissulaires se feront sous anesthésie générale de 20 minutes chez le macaque et les prélèvements sanguin en vigile chez le ouistiti (durée de l’intervention 20 minutes maximum). Les volumes de sang prélevés seront réduits au minimum nécessaire (7.5% de la volémie sanguine totale/semaine maximum), 1 à 2 fois/semaine. Les macaques auront également des prélèvements de fluides au niveau du tractus respiratoire (lavages ou écouvillonnages) une semaine sur 2 à minima sous anesthésie générale de 20 minutes. Des prélèvements de muqueuses au niveau des organes cibles (ex : biopsies pulmonaire) pourront également être effectués chez le macaque, leur nombre sera de 4 maximum par animal au cours de toute l’étude, la taille de la biopsie sera de 1 à 2mm3, ces biopsies seront espacées au minimum de 2 semaines entre chaque site par site.
Impact sur les animaux
Les nuisances possibles chez les PNH infectés par Mtb sont la perte de poids, et les troubles respiratoires potentiellement induit par la progression de la maladie. Ces paramètres seront suivis grâce à des grilles de scoring qui permettent de définir le stade de la maladie à l’aide d’un système de note, afin d’évaluer et de limiter la souffrance. Tous les animaux seront surveillés quotidiennement et peser de façon hebdomadaire (ouistiti) ou bi-mensuelle (macaque) pour suivre de près la perte de poids. Les prélèvements sanguin ou tissulaire sur les macaques sont réalisées sous anesthésie générale, il est possible que les prélèvements tissulaires entrainent une légère inflammation/irritation, ce qui sera pris en charge sur l’avis du vétérinaire. Les ouistitis seront manipulés vigiles pour les examens, les prises de sang et traitements, ce qui pourrait induire un stress. Les sessions d’imagerie non invasive et les examens cliniques se feront sous anesthésie générales pour les ouistitis et les macaques. Les macaques seront hébergés en individuel contigu après infection, pour limiter le stress pendant cette période, l’hébergement sera contigu (conservation contact physique par le haut de la cage et sensoriel par la mise en place de plaques translucides entre les cages latérales, et cages face à face séparées d’environ 2m). Aucunes nuisances ne sont attendues chez la souris.
Devenir
Procédure 1 : Les animaux non infectés du groupe contrôle (n=4 animaux par espèce) seront gardés en vie avec avis du vétérinaire et pourront être utilisés dans la procédure 2 et 3 du projet ou inclus dans d’autres projets compatibles avec la procédure subie dans notre projet, afin de réduire le nombre d’animaux utilisés. Procédure 2 : 2 groupes de 6 animaux traités par espèces pourront être gardés en vie à la fin de l’étude afin d’étudier les délais de rechute potentielle à la fin du traitement, en comparaison au traitement de référence, sur avis du vétérinaire. Procédure 3 : tous les animaux seront euthanasiés afin d'accéder au compartiments tissulaires et d'évaluer de façon approfondie la réponse immunitaire et l'efficacité thérapeutique des molécules testées. En effet les modèle de PNH présentent l’avantage de pouvoir accéder aux tissus, et donc de répondre à des questions, ce qui est impossible chez les patients. Ces analyses offrent la possibilité d’explorer et d’expliquer les mécanismes impliqués dans le succès d’un traitement Procédure 4 : tous les animaux seront euthanasiés après l’exposition bactérienne par voie aérosol afin de pouvoir prélever les organes cibles de la tuberculose (poumons) pour énumérer les bactéries les ayant atteint.
Remplacement
L’infection par la bactérie Mtb et les manifestations cliniques de la maladie sont complexes et mettent en jeu un grand nombre d’acteurs tissulaires, cellulaires et moléculaires qui sont présents uniquement dans un modèle in vivo de l’infection. Il n’existe pas, à ce jour, de modèle équivalent in vitro ou in silico.
Réduction
Dans chaque procédure le nombre d’animaux a été réduit au minimum tout en permettant d’obtenir des résultats robustes et fiables. Une formule mathématique prenant en compte les différents paramètres important est utilisée pour calculer la taille des groupes expérimentaux. Elle offre le meilleur ratio de probabilité de réussite dans la comparaison des groupes de petits échantillons.
Raffinement
Des protocoles d’analgésie ont été définis et validés par l’équipe vétérinaire afin de minimiser la douleur à chaque intervention et pour chaque espèce. Les hébergements en individuel sont limités au maximum, uniquement les macaques seront hébergés en individuel contigus uniquement après la phase d’infection. Cet hébergement individuel contigu permet des interactions sociales (conservation contact physique par le haut de la cage et sensoriel par la mise en place de plaques translucides entre les cages latérales, et cages face à face séparées d’environ 2m). L’enrichissement sera augmenté (distribution 2 fois par semaine d’enrichissements destructibles au lieu d’1). Les interventions par chirurgie mini-invasive, ciblant des organes et tissus préalablement identifiés par imagerie médicale seront privilégiées afin de raffiner les méthodes expérimentales employées et ainsi réduire la douleur postopératoire. Grâce à l’utilisation de différentes techniques d’endoscopie (bronchoscopie) les tissus cibles seront prélevés avec précision en un nombre réduit d’incisions. Les volumes de sang prélevés seront réduits au minimum nécessaire. En cas d’apparition de signes locaux suites aux prélèvements, un traitement symptomatique local pourra être instauré après examen par le vétérinaire. ( Pour les prélèvements des fluides bronchiques une attention sera portée aux animaux lors de ce geste. Un anesthésique local sera utilisé lors de l’intubation et les animaux seront étroitement surveillés jusqu’à leur réveil. Lors des séances d’imagerie in vivo, l’animal sera placé sur un matelas chauffant avec un maintien hydrique et ses constantes biologiques seront surveillées (température, saturation de l’oxygène, fréquence respiratoire, coloration des muqueuse). Chez le ouistiti la glycémie sera également surveillée. Si l’animal présente des signes cliniques (difficultés respiratoires, vomissement, tachycardie, arythmie, hypoglycémie) avant ou lors de la séance d’imagerie, la session sera interrompue. Le suivi des animaux et le signalement au vétérinaire s’effectuera suivant la grille d’évaluation des points limites présentés en annexe. Si l’animal montre des signes de douleur trop importante, un traitement symptomatique pourra être mis en place par le vétérinaire responsable. Si l’état général de l’animal ne s’améliore pas malgré la prise de mesure, alors l’euthanasie de l’animal sera envisagée.
Choix des espèces
Plusieurs modèles animaux sont utilisés pour étudier l’infection tuberculeuse mais aucun de ces modèles ne permet de reproduire les différents types d’évolutions de la maladie (latente et active) et les lésions anatomopathologiques caractéristiques observées chez l’Homme. Les PNH infectés par Mtb sont les seuls modèles qui développent différents types d’infections (active, chronique) et reproduisent les lésions observées chez l’Homme. Grace à sa petite taille, le ouistiti sera utilisé en priorité pour évaluer l’efficacité de nouveaux traitements. Le macaque permettra de caractériser les réponses immunitaires et la pharmacocinétique des molécules sélectionnées. Sur les conseils de nos collaborateurs, les souris seront utilisées pour le développement de l’exposition bactérienne par voie aérosol afin de ne pas augmenter le nombre de PNH utilisés. Nous n’avons pas d’autres alternatives car il n’existe pas de système in vitro pouvant mimer une respiration et estimer la relation : concentration de mycobactérie dans le nébuliseur/nombre de mycobactérie atteignant les poumons de l’animal. Les objectifs du projet sont de développer un modèle d’infection par la tuberculose proche de l’infection chez l’Homme puis d’étudier l’efficacité de nouveaux traitements et la protection par des candidats vaccins contre la mycobactérie tuberculeuse. Le système immunitaire et la réponse vaccinale évoluent en fonction du stade de développement et de l’âge des animaux. Les Thérapies et les candidats vaccins étudiés pourront faire l’objet d’essais cliniques chez l’adulte, il est donc nécessaire de réaliser ces études chez un animal adulte (système immunitaire « mature »). Ainsi tous lesanimaux entrant dans le projet seront adultes (250 à 500 grammes chez le ouistiti et environ 2,5 à 8 kg chez le macaque cynomolgus) : Suivant l’âge, la dominance et le sexe des animaux il y a de fortes variation du poids des animaux. Nous effectuons toujours une randomisation des animaux entre les différents groupes suivant leur poids afin de contrôler ce paramètre dans les études. Concernant les souris, des animaux adultes seront également utilisés (6 à 8 semaines), une répartition aléatoire des animaux sera effectuée pour constituer les différents groupes.
Etude de tolérance à l’utilisation d’un dispositif d’assistance en physiothérapie respiratoire
- Recherche appliquée
- Troubles respiratoires
- Recherche fondamentale
- Système respiratoire
5 cochons vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal sain subit six séances sous un dispositif d'assistance respiratoire avec des acquisitions tomodensitométriques avant, pendant et après, sous anesthésie générale. Le porteur cherche à vérifier l'absence de lésions pulmonaires comme des atélectasies avant de proposer le dispositif à des patients, et prévoit la mise à mort des cinq animaux pour confirmer les images par histologie des poumons. Il affirme qu'aucune méthode alternative ne reproduit des conditions cliniques et retient le porc pour la taille de ses poumons proche de celle de l'humain, jugeant leur prélèvement "indispensable".
Objectifs
De nombreuses pathologies respiratoires, telles que la mucoviscidose, la broncho-pneumapathie chronique obstructive ou les dilatations de bronches nécessitent une prise en charge pluridisciplinaire. La physiothérapie respiratoire est proposée aux patients souffrant d’affections respiratoires dans le but de gérer la dyspnée, contrôler les symptômes, améliorer la mobilité et la fonction, dégager les voies respiratoires et optimiser la toux. Un nouveau dispositif d’assistance en physiothérapie respiratoire a été développé. Avant de pouvoir le tester chez les patients, une étude sur l’effet du dispositif en utilisation intensive grâce à des données tomodensitométriques thoraciques avant, pendant et après traitement sur un modèle animal sain est nécessaire afin de s’assurer de l’absence de dommage sur le poumon notamment d’atélectasies, qui correspondent à un collapsus du tissu pulmonaire avec perte de volume.
Bénéfices attendus
Ce projet d'étude de la tolérance d'un dispositif d'assistance en physiothérapie respiratoire permettra de s'assurer de l'absence d'effets délétères sur le poumon malgré une utilisation intensive. Les résultats de cette étude permettront de proposer sereinement ce dispositifs aux patients souffrant de pathologies pulmonaires chroniques.
Procédures
Ce projet se déroule sur 5 jours après la semaine d'cclimatation des animaux. Chaque animal sera soumis à 6 sessions de 15 minutes de mise sous dispositif d'assistance en physiothérapie respiratoire avec des acquisitions tomodensitométriques avant, pendant et après l'utilisation du dispositif. Les 6 sessions seront réparties sur 3 jours (à J0, J2 et J4): une session en début de matinée et une en fin d'après-midi pour chaque journée expérimentale. La durée de chaque session sera d'environ 40minutes: 20 min de préparation de l'animal et 15 min de mise sous dispositif.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables qui pourraient survenir sont des lésions pulmonaires dont des atélectasies (collapsus du tissu pulmonaire avec perte de volume respiratoire). L'étude est menée pour s'assurer de leur absence. Les animaux seront imagés avant, pendant et après les sessions de physiothérapie respiratoire, ce paramètre sera évaluer tout au long de l'étude.
Devenir
Tous les animaux du projet (n=5) seront mis à mort à la fin de la procédure. Le prélèvement des poumons est indispensable afin de pouvoir confirmer les données d'imagerie par les analyses histologiques.
Remplacement
Ce projet a pour objectif d'évaluer les effets sur le poumon d'un dispositif d'assistance en physiothérapie respiratoire. Il n’existe pas de méthode alternative permettant d’atteindre cet objectif dans des conditions le plus proches possibles des cas cliniques, le recours à l'animal est donc nécessaire pour atteindre cet objectif. Le modèle animal choisi est le Porc qui présente l’avantage d'avoir des poumons et des bronches de taille comparable à ceux de l'Homme. Le dispositif médical testé ne serait pas compatible avec un animal de plus petite taille.
Réduction
Le nombre d’animaux a été réduit en veillant toutefois de travailler sur un nombre suffisant pour obtenir des résultats fiables. Les sessions d'assistance respiratoire seront de 6 par animal, ce qui permettra d'avoir 30 sessions au total. La plupart des analyses dépendront de données qualitatives, par expérience, un nombre de 30 permettra d'obtenir des résultats interprétables, en tenant compte de la variabilité interindividuelle et de l'effet de répétition sur chaque individu.
Raffinement
Toutes les procédures expérimentales ainsi que l’environnement d’hébergement ont été optimisées. Les gestes interventionnels seront toujours réalisés sous anesthésie générale, par du personnel formé, permettant un temps interventionnel réduit au maximun, afin de prévenir la souffrance et l’angoisse de l’animal. Le bien-être de l'animal sera contrôlé en veillant aux conditions d'hébergement et au comportement des animaux. L'acclimatation des animaux sera d'une semaine avant d'entrer dans le protocole. Des observations quotidiennes seront réalisées par une personne compétente basées sur l'apparence physique externe, le comportement (sociabilité, appétit) et les réponses comportementales aux stimuli externes (peu enclins aux manipulations, tentative de fuite). Ces contrôles sont enregistrés et permettent de repérer tout animal malade ou blessé pour prendre des mesures appropriées. Des controles biquotidiens en postopératoire sur toute la durée de la procédure (5 jours) seront réalisés par une personne compétente avec évaluation du bien-être et de la douleur. L'évolution du score permet de noter l'amélioration ou l'aggravation de l'état de l'animal et de prendre des mesures appropriées (points limites). Chaque paramètre est ainsi quantifiable, les scores sont additionnés et l'atteinte d'un score supérieur ou égal à 6 définit un point limite et engendre la sortie de l'animal du programme et sa mise à mort après consultation du vétérinaire référent si nécessaire. Tout constat d'un mal-être est remonté au responsable du bien-être des animaux pour examen approfondis, traitements adaptés et/ou consultation du vétérinaire référent.
Choix des espèces
Il n’existe pas de méthode alternative permettant d’atteindre cet objectif dans des conditions le plus proches possibles des cas cliniques, le recours à l'animal est donc nécessaire pour atteindre cet objectif. Le modèle animal choisi est le Porc qui présente l’avantage d'avoir des poumons et des bronches de taille comparable à ceux de l'Homme. Le dispositif médical testé ne serait pas compatible avec un animal de plus petite taille. De plus, l'anatomie et la physiologie de l'appareil respiratoire du Porc présentent de grandes similitudes avec l'Homme.
Etude sur modèle murin du rôle des streptocoques dans la prévention des pneumonies à bacilles à Gram négatif (BGN)
- Recherche appliquée
- Troubles respiratoires
2 907 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Elles reçoivent des bactéries par voie intratrachéale sous anesthésie, par voie intranasale et par gavage, puis sont euthanasiées pour prélèvement d'organes. Le porteur indique une perte de poids transitoire et modérée après l'infection respiratoire. Il affirme que les paramètres étudiés ne peuvent aujourd'hui être "remplacés par des procédures in vitro" et que le recours au modèle animal est "indispensable".
Objectifs
Les BGN comme Escherichia coli ou Pseudomonas aeruginosa sont fréquemment responsables de pneumopathies en Réanimation et l’évolution très préoccupante des résistances aux antibiotiques chez ces bactéries complique la prise en charge de ces infections.Elles peuvent conduire à des situations d'impasse thérapeutique, rendant nécessaire le développement de nouveaux traitements curatifs et/ou préventifs. La présence de certaines espèces au niveau pulmonaire (streptocoques, bactéries anaérobies) pourrait avoir un effet protecteur contre le développement de pneumopathies, mais les interférences entre cet écosystème et les bactéries pathogènes ont été peu explorées et les effets de ce microbiote sur la muqueuse pulmonaire et les défenses immunitaires locales ne sont pas encore bien compris. Notre projet vise à étudier dans un modèle murin, les effets de streptocoques oraux commensaux (S. mitis, S. oralis, S. salivarius) sur la muqueuse pulmonaire et les populations cellulaires résidentes, et à analyser les conséquences d’une colonisation pulmonaire par streptocoque sur l’implantation/infection secondaire àBGN.
Bénéfices attendus
Notre travail devrait permettre de décrire les effets de streptocoques oraux sur la muqueuse pulmonaire, l’immunité locale, et la prolifération pulmonaire de BGN pathogènes. De récentes études cliniques rapportent que l'administration de probiotiques (Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus) chez des patients de réanimation, serait associée à une diminution du risque de pneumopathie. Cependant, les niveaux de preuve actuels ne permettent aucune recommandation. Le travail que nous proposons devrait fournir un rationnel pour leur utilisation ou non.
Procédures
Tous les animaux (mis à part les controles) seront soumis à une administration intra-trachéale de streptocoques en probiotique ou de PBS sous anesthésie générale par inhalation en continu d’isoflurane (3% débit de gaz frais0.8L/min). Le geste de l’injection intratrachéale, en tant que tel, dure au maximum 1 minute et le réveil est presque instantané Procédures 2, 3 et 4 : Tous les animaux de ces procédures (sauf les animaux contrôles) recevont une ou plusieurs adminitrations de supsensions bactériennes ou de PBS par voies intra-nasale et orale (gavage). Ces gestes durent quelques minutes et sont réalisés sur animaux vigiles. Procédure 4 : Tous les animaux de cette procédure (sauf les animaux contrôles) recevont une 2eme adminitration de supsensions bactériennes ou de PBS par voie intra-trachéale sous anesthésie. En fonction de l’état général des souris (grille de score d’évaluation des points limites) et si nécessaire, une ou plusieurs injections SC de 30µl de buprénorphine (0.05 – 1 mg/kg) pourraient être réalisées.
Impact sur les animaux
Les modèles d’inflammation respiratoires aigues (partie 3) sont des modèles avec une récupération de l’état général des souris à partir de J2. Suite à l’infection, une perte de poids transitoire (2-3jours) et modérée (< 10%) est observée, sans perte de motricité. Après J2, les souris reprennent une courbe de poids normale. Pour les autres parties du projet, suite à la colonisation bactérienne en IT, les animaux pourraient présenter, au cours des 24 premières heures du protocole, les effets indésirables suivants : Poils hérissés et perte de poids.
Devenir
Tous les animaux utilisés dans cette étude seront euthanasiés à la fin de chaque procédure pour prélèvement d’organes et analyse des modifications immunologiques.
Remplacement
Les paramètres étudiés dans ce travail ne peuvent être aujourd’hui remplacés par des procédures in vitro et le recours à l’utilisation de modèles animaux est indipensable
Réduction
Le nombre de souris a été réduit au minimum (n=8) afin de permettre une analyse statistique fiable des résultats. Lesvariables seront considérées comme non-paramétriques. Elles seront exprimées en médiane et comparéesen utilisant le test de Mann-Whitney. Une valeur de p
Raffinement
Les souris sont hébergées en groupe sociaux harmonieux dans des cages enrichies en frisottis, de taille suffisante et dont la litière est changée une fois par semaine. Les animaux ont un accès libre à l’eau et à la nourriture. Sauf mention contraire, l’état général des souris est évalué quotidiennement. Un tableau d’évaluation des points limites a été mis en place (annexe 2). Les procédures sont de courtes durées et n’entrainent pas de douleur résiduelle. Pour chaque procédure nécessitant une anesthésie générale, le réveil complet des souris s’effectue en cage sous surveillance jusqu’à reprise d’un comportement normal. Afin de limiter la douleur consécutive à l’administration intratrachéale, la sonde de gavage de 24G est préalablement enduite de lidocaïne (1mg/kg) afin d’anesthésier localement la trachée.
Choix des espèces
Les modèles murins de pneumonie est un modèle bien caractérisé, reproductible, et parfaitement adapté pour tous les types d’analyses prévus pour cette étude. 7-14 semaines de vie. A ce stade le système immunitaire est mature
Evaluation de la survie de souris présentant une pneumonie à Pseudomonas aeruginosa avec ou sans prophylaxie à Porphyromonas
- Recherche appliquée
- Maladies infectieuses
- Troubles respiratoires
- Recherche fondamentale
- Système respiratoire
70 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles reçoivent par voie nasale, sous anesthésie, une bactérie responsable de pneumonie grave, puis leur survie est suivie pendant sept jours pour tester l'effet protecteur d'un probiotique. Le porteur indique que les souris infectées sans protection peuvent perdre du poids et présenter douleurs, mobilité réduite voire inactivité, une analgésie étant administrée en cas de douleur effective. Il affirme ne pas pouvoir répondre à la question par des cultures cellulaires et conserve donc le modèle animal.
Objectifs
Pseudomonas aeruginosa (PA) est une bactérie responsable d’infection pulmonaire grave chez les patients atteints de mucoviscidose et chez les patients en réanimation. Cette bactérie, au gré de successives antibiothérapies, devient résistante à tous les antibiotiques habituellement utilisés. Aussi il est capital de rechercher des alternatives thérapeutiques aux antibiotiques comme les probiotiques. Les probiotiques sont des microorganismes qui, administrés en quantités adéquates, confèrent un bénéfice à la santé de l’hôte. Lors d’une étude précédente, l’analyse du microbiote respiratoire de patients atteints de mucoviscidose a permis de mettre en évidence un genre bactérien particulier : Porphyromonas. Ce genre bactérien et plus particulièrement Porphyromonas cationae (PC) semble être prédictif de l’infection à PA. Il a été montré chez ces patients, que ceux qui avaient moins de Porphyromonas dans les poumons, avaient plus de risque de se coloniser à PA. Par la suite, il a également été montré que la quantité de PC pulmonaire venait à diminuer, voire disparaître, préalablement à la colonisation à PA alors que PC restait stable chez les patients non colonisés. Précédemment, nous avons testé une souche clinique de Porphyromonas catoniae isolée de patients atteints de mucoviscidose qui semblerait plus efficaces in vivo. Nous avons réalisés 2 expérimentations indépendantes qui ont permis de valider l’effet bénéfique observée ; (réduction significative de la quantité de Pseudomonas aeruginosa à 24h post infection) avec la souche clinique de Porphyromonas catoniae. Nous souhaitons donc poursuivre ces expérimentations afin d’évaluer la survie à l’infection, en complément des diminutions de charge bactérienne, avec un modèle murin d’infection pulmonaire à PA avec ou sans prophylaxie à PC.
Bénéfices attendus
La réalisation de ce projet permettra de recueillir des données sur l’intérêt de l’utilisation de souches cliniques de Porphyromonas comme potentiels bactéries bénéfiques (probiotiques) à visée anti-Pseudomonas aeruginosa, pathogène clé de plusieurs pathologies respiratoires humaines dont la mucoviscidose.
Procédures
Les animaux recevront deux suspensions bactériennes par instillation nasale à 18h d’écart sous anesthésie gazeuse, La durée de chaque instillation dure moins d'une minute. A la suite de quoi, une courbe de survie sera réalisée sur 7 jours.
Impact sur les animaux
L’installation intranasale de bactérie peut induire un stress chez les animaux. L’utilisation d’anesthésie gazeuse lors de l’instillation permet de diminuer significativement le stress chez les animaux, par ailleurs un geste maitrisé par l’expérimentateur, une surveillance accrue (deux fois par jour minimum) des animaux avec un score validé par une publication et l’administration d’un antalgique en cas de dégradation de l’état des animaux permettent également une diminution de ces effets. Lors de la réalisation de la courbe de survie, le groupe témoin recevant seulement PA peut être sujet à une perte de poids, des douleurs, une mobilité réduite voire, une inactivité. Ces derniers seront gérés en accord avec le score choisi, induisant une antalgie en cas de douleur effective. Pour les groupes essais et témoin PC recevant du Porphyromonas, aucun effet indésirable n’est attendu au vu des expérimentations précédentes.
Devenir
A l'issue de la procédure, toutes les souris seront mises à mort afin d'analyser les différents groupes, réaliser les courbes de survie et procéder aux tests statistiques permettant de démontrer le bénéfice thérapeutique d'une proxylaxie par Porphyromonas lors d'une infection à Pseudomonas aeruginosa.
Remplacement
Compte tenu des résultats obtenus in vitro montrant une réduction de la quantité de Pseudomonas aeruginosa souche PAO1 (PAO1) en présence de Porphyromonas cliniques ainsi que les premiers résultats positifs in vivo pour la souche clinique, nous souhaitons poursuivre sur cette voie en confirmant la capacité protectrice de Porphyromonas, ainsi qu’évaluer sa persistance dans le poumon après instillation. Nous ne pouvons pas répondre à cette question scientifique en utilisant des outils de culture cellulaire et tissulaire (culture in vitro et ex vivo), nous choisissons donc de conserver le modèle animal.
Réduction
L’analyse de la survie sera réalisée par comparaison du pourcentage de survie au 7eme jour. Dans l’hypothèse d’une mortalité de 100% dans le groupe des souris infectées par Pseudomonas aeruginosa (souche PA01) et d’une mortalité de 60% dans le groupe des souris ayant reçu une administration prophylactique de Porphyromonas cationae clinique (PC 103) et infectées par PA01 (Groupe PC 103+PA 01) ; le nombre de souris nécessaire par groupe est de 20 souris (risque alpha=0.05, puissance du test 1-béta=90%) Afin de réduire le nombre d’animaux, nous choisissons de limiter le groupe contrôle (Sérum physiologique) à 10 souris car nous n’attendons pas de mortalités Le nombre total de souris sera donc de (3*20) + (1*10) soit 70 souris. Par ailleurs, nous nous limitons à une seule souche de Porphyromonas (P. catoniae ou PC) alors que plusieurs espèces sont décrites dans le poumon. La souche PC103 utilisée lors de ce projet a été préalablement sélectionnée parmi les 7 autres souches cliniques isolées lors d’une précédente étude menée au laboratoire. PC103 a été sélectionnée sur sa capacité à réduire in vitro la croissance de PAO1, sa production d’acides gras à chaines courtes, et son action sur des macrophages, également in vitro.
Raffinement
Avant toutes instillation intranasale, les animaux seront préalablement anesthésiés (isoflurane gazeux), une analgésie est mise en place en cas de dépassement du score M-CASS 11 (de la buprénorphine pour réduire la douleur). Une mise à mort par CO2 sera pratiquée en cas de besoin au cours du suivi ou à la fin du protocole pour les animaux ayant survécus. De plus, les points limites seront monitorés régulièrement afin de réduire la douleur, la souffrance et l’angoisse des animaux.
Choix des espèces
Les souris C57BL6/J ont été choisies, car leur sensibilité à P. aeruginosa permet de provoquer une pneumonie tout en évitant une mortalité trop importante. Par ailleurs ce modèle a déjà été étudié au sein de notre équipe de recherche à plusieurs reprises. Les animaux utilisés seront âgés de 6 à 8 semaines, car c’est l’âge des souris du même modèle retrouvé dans la littérature. C’est également l’âge des souris utilisées dans de précédentes expérimentations réalisées dans notre équipe, ce qui nous permettra de conserver le même modèle d’étude pour l’interprétation de nos résultats. Les animaux seront utilisés après 1 semaine d’acclimatation à l’animalerie.
Vaccination et tests d’antiviraux contre le Métapneumovirus humain
- Recherche appliquée
- Troubles respiratoires
2 160 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles sont infectées par le métapneumovirus humain par voie nasale, puis reçoivent des vaccins ou des antiviraux, l'infection provoquant une perte de poids importante et une prostration avant euthanasie par dislocation cervicale. Le porteur écarte tout analgésique au motif qu'il modifierait la réponse immunitaire, et s'appuie sur un suivi clinique pour euthanasier les animaux atteints. Il affirme qu'aucun test in vitro ne permet de valider une approche vaccinale contre ce virus.
Objectifs
Nos expérimentations reposent sur l’expertise acquise par l’équipe concernant des approches similaires mises au point pour lutter contre l’infection par le virus respiratoire syncytial (VRS). La stratégie de vaccin inerte contre le VRS a fait l’objet de 2 brevets et de financements. La stratégie de vaccin vivant atténué fait l’objet d’un financement ANR. Différents antiviraux ont montré un potentiel inhibiteur sur la réplication du VRS en culture cellulaire ainsi qu’in vivo chez la souris. Etant données les fortes homologies entre VRS et HMPV, des antiviraux actifs contre ces 2 virus ou spécifiques du HMPV sont en cours d’étude. Etant données les fortes homologies entre VRS et le métapneumovirus humain (HMPV), des antiviraux actifs contre ces 2 virus ou spécifiques du HMPV sont en cours d’étude. Les objectifs du projet sont de i/ caractériser les réponses immunitaires induites par ces différents vaccins (production d’anticorps protecteurs, inflammation), et ii/ valider l’efficacité de la vaccination contre les infections par le HMPV.
Bénéfices attendus
Il n'existe à ce jour aucun vaccin ni traitement pour lutter contre les infections par le Meétapneumovirus. Ces projets visent à identifier des vaccins permettant d'induire une réponse immunitaire efficace chez l'hôte et/ou des molécules antivirales actives in vivo. Ces données constituent un préalable afin d'envisager des tests pré-cliniques de potentiels vaccins ou antiviraux.
Procédures
Les animaux réceptionnés à l'animalerie seront marqués à l'oreille. Nos protocoles consistent à infecter les animaux par le HMPV et adiministrer des traitements (vaccins ou antiviraux). Les animaux seront infectés par administration de 50 µl de virus par voie intranasale. Dans le cadre des essais de vaccins, ceux-ci pourront être administrés par voie intranasale, ou sous-cutanée, ou intrapéritonéale. En cours de protocole (J0, J15, J30 et J34), un prélèvement de sang par ponction à la joue sera réalisé. Les protocles de vaccination pourront durer de 30 à 65 jours. Dans le cadre de l'administration d'antiviraux, ceux-ci pourront être administrés par voie intranasale, intrapéritonéale ou gavage, 2 administrations quotidiennes seront considérées en fonction de la demi-vie des composés. Les traitements seront réalisés sous anesthésie (kétamine (50mg/kg)/xylazine (10 mg/kg), ou isofluorane). La durée des protocoles visant à tester l'activité antivirale de composés sera comprise entre 5 et 8 jours. Une contention des animaux sera réalisée lors de l'anesthésie ainsi que lors des traitements. D'autre part, un suivi quotidien des animaux sera réalisé, nécessitant la pesée des animaux. En fin de protocole, une dislocation cervicale sur animaux anesthésiés sera réalisée.
Impact sur les animaux
L’infection par le HMPV induit rarement la mort de l’animal mais peut induire une souffrance chez l’animal. La sévérité des symptômes peut varier en fonction de la souche virale et la dose de virus inoculée. Le principal signe clinique est une perte de poids importante, ainsi qu’une modification du pelage et du comportement (prostration)
Devenir
A l'issue de chaque procédure les animaux seront euthanasiés par dislocation cervicale, des prélèvements devant êtres réalisées sur les animaux en fin de protocole. En fin de protocole de vaccination sont prévus un prélèvement final de sang et lavage broncho alvéolaire après euthanasie. Lors de test d'antiviraux, des prélèvement d'organes (poumons, rate, foie, vessie, rein cerveau) seront effectués en fin de protocole afin de valider l'inocuité des molécules (analyse histopathologique).
Remplacement
Il n’existe pour l’instant aucun test in vitro pour valider l’efficacité et la qualité d’une approche vaccinale contre le HMPV. Il est également nécessaire de valider in vivo l’efficacité de traitements antiviraux préalablement testés in vitro sur cellules infectées, ces systèmes simplifiés ne permettant pas de déterminer leur potentielle efficacité et innocuité à l’échelle de l’organisme.
Réduction
Nous utiliserons des virus luminescents permettant le suivi de l’infection chez un même individu sur plusieurs jours. Des doses de virus permettant de quantifier l’infection in vivo tout en limitant la sévérité des symptômes liés à l’infection seront administrées. Des pré-tests seront réalisés sur cellules afin d’évaluer l’efficacité et l’absence de toxicité des molécules antivirales, limitant le nombre de composés présentant un potentiel intérêt. L’analyse de nos résultats reposera sur des tests statistiques non paramétriques Mann-Withney. La puissance du test est fixée à 80% avec un risque fixé de 5%. Le nombre d’animaux estimé pour répondre à ces contraintes statistiques est de 10 animaux par groupe de traitement.
Raffinement
Les animaux seront eleves dans une animalerie ventilée à température et luminosité contrôlées, avec accès à volonté à eau et nourriture. Des morceaux de bois et une feuille de cellulose pour la nidification seront ajoutés pour enrichir le milieu. La vaccination par voie intranasale, sous-cutanée ou intra-péritonéale n’entraine à priori pas de souffrance visible des animaux. De même, l’administration de composés antiviraux par voie intranasale, intrapéritonéale ou gavage n’entraine pas de souffrance dans la mesure où des doses non toxiques de composés sont utilisées. Toutefois, pour toute manipulation pouvant entrainer un stress ou une souffrance de l’animal (administration intranasale, prélèvements), les animaux seront anesthésiés (injection intrapéritonéale de mélange kétamine (50 mg/kg) / xylazine (10 mg/kg) ou anesthésie gazeuse par isofluorane). Nos protocoles ne permettent pas l’utilisation d’analgésique qui peut induire une modification des réponses de l’hôte lors de l’infection. Certaines souris pouvant s’avérer sensibles aux traitements ainsi qu’à l’infection par HMPV, un suivi quotidien des souris sera donc réalisé. La sévérité des symptômes sera évaluée par analyse des signes cliniques en utilisant une grille de scores spécifique (poids, comportement, apparence poils). En cas d’apparition de signes cliniques significatifs, l’animal sera euthanasié.
Choix des espèces
La souris Balb/c est un bon modèle pour étudier la vaccination contre le HMPV, car ce virus peut se multiplier dans les poumons des souris. De plus, l’infection par le HMPV induit chez les animaux une pathologie similaire à celle observée chez l’homme et constitue un modèle d’étude privilégié pour l’étude de l’efficacité d’antiviraux. Enfin, les souris Balb/c permettent la détection de luminescence et par conséquent le suivi de l’infection avec des virus luminescents, sur animal vivant. Les animaux utilisés au cours de ces procédures seront adultes (8-10 semaines). Ce stade de développement est le plus utilisé dans la littérature, ce qui permettra de comparer nos résultats aux données publiées dans la littérature.
Inflammation pulmonaire Evaluation de l’efficacité de composés chimiques ou biologiques dans des modèles d’inflammation pulmonaire
- Recherche appliquée
- Troubles respiratoires
2 000 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles subissent l'induction d'un asthme sévère ou d'un syndrome de détresse respiratoire par instillation de bactéries ou de toxines dans la trachée, avec une gêne respiratoire pouvant évoluer vers la détresse et une perte de poids allant jusqu'à 25 %. Le porteur fixe des points limites, notamment la mise à mort au-delà de 25 % de perte de poids ou d'une température tombant à 33 degrés, et prévoit une ventilation forcée pouvant léser les poumons avant euthanasie. Il justifie l'animal par la difficulté de recréer in vitro une pathologie impliquant plusieurs types de cellules et de tissus.
Objectifs
L’objectif de ce projet est de développer des modèles d’inflammation pulmonaire afin de tester des composés chimiques ou biologiques pour le traitement des pathologies associées, notamment un modèle d’asthme sévère résistant aux traitements par les stéroïdes ainsi qu’un modèle de syndrome de détresse respiratoire aigüe (SDRA). L'asthme est défini comme une dyspnée ou gêne respiratoire. Il s'agit d'une maladie multifactorielle où l'allergie joue un rôle important. L'asthme allergique est une maladie inflammatoire des bronches qui débute essentiellement avant l’âge de 20 ans : il représente plus des 2/3 des asthmes chez l'enfant et 1/3 des asthmes chez l'adulte. L'asthme allergique est lié à l'inhalation d'allergènes de l'environnement, même si des facteurs non spécifiques (pollution, tabac, effort, stress...) peuvent le favoriser ou l'aggraver. De même, l’infection par des virus ou des bactéries induit une exacerbation de l’asthme et est associée à une inflammation neutrophilique au niveau des voies aériennes. Près de 20 à 30% des patients présentent un asthme neutrophilique et répondent très mal aux traitements conventionnels, à savoir les corticoïdes. Il est donc nécessaire de développer de nouveaux modèles animaux pour évaluer l’efficacité de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ces patients. Le SDRA (Syndrome de détresse respiratoire aigüe) est une réaction pulmonaire sévère amenant souvent à une hospitalisation, se produisant en réponse à des facteurs pulmonaires (infections bactériennes ou virales, quasi noyade, aspiration de contenu gastrique, traumatisme thoracique), et/ou non pulmonaires (sepsis extra thoracique, traumatisme abdominal, choc, brûlures étendues…). Ce syndrome se manifeste de manière brutale et est associé à une inflammation et des lésions importantes de l’épithélium et endothélium alvéolaires, et à une accumulation de fluides dans les alvéoles pulmonaires (œdème pulmonaire), ce qui cause une détresse respiratoire et une hypoxie chez le patient. Selon sa gravité, ce syndrome entraine la mort chez 27% (SDRA léger) à 45% (syndrome sévère) des patients concernés (JAMA, 2012). A ce jour, la stratégie thérapeutique principale se base uniquement sur une oxygénothérapie et une gestion symptomatique des complications. Il est donc crucial de développer des stratégies thérapeutiques pour ces patients via des modèles animaux de ce syndrome.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de tester de nouvelles molécules candidates pour une utilisation en préventif ou en curatif sur l’asthme résistant aux stéroïdes ou sur le SDRA. A terme, cela permettra l’introduction en clinique de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ces deux maladies pour lesquelles les options sont pour le moment limitées.
Procédures
Induction d’asthme allergique : Sous anesthésie générale à l’isoflurane, J0: Sensibilisation à l’OVA par voie IP J12 & J13: administration d’OVA par voie intra-nasale J14: inoculation des bactéries Haemophilus Influenzae ou Chlamydia pneumoniae par voie intratrachéale. J32-33-34: Traitement aux corticoïdes par voie IP J33-34: sensibilisation à l’OVA par voie intra-nasale Euthanasie au plus tard à J35. Induction de SDRA : sous anesthésie générale, administration intratrachéale de LPS ou de Streptococcus pneumoniae. Euthanasie au plus tard une 7j après. Test de composés chimiques ou biologiques: Administrations intra-nasales sous anesthésie générale, maximum 25µL par narine Administrations intratrachéales sous anesthésie générale, maximum 50 µL Administrations IV, IM, IP, SC et ID sous anesthésie générale si nécessaire Implantation de mini-pompes osmotiques en sous-cutané pour administrer les composés, sous anesthésie générale, avec administration d’analgésiques : AINS vétérinaire (Meloxicam) ou dérivé morphinique si contre-indication de l’AINS (Buprénorphine). Désinfection de la plaie régulière et application d’un cicatrisant (Dermaflon crème). Si besoin, suture reprise sous anesthésie à l’isoflurane Administration per os: gavage sous contention Prélèvements: Sang: Si peu invasifs: sous anesthésie générale à l’isoflurane (veine faciale, jugulaire, caudale, ou sinus rétro-orbitaire…) Piqure à la veine caudale potentiellement uniquement sous contention Prélèvement terminal (grand volume de sang) par ponction cardiaque ou par prélèvement sinusal sous anesthésie générale profonde. Puis constat de la mort de l’animal et si nécessaire dislocation cervicale Liquide céphalorachidien (10 µL pour une souris) sous anesthésie générale Biopsie tissulaire: anesthésie générale et conditions aseptiques Prélèvements de tissus et lavages broncho-alvéolaires post mortem Mesures de la mécanique pulmonaire : sous anesthésie générale, la souris est intubée puis reliée à un appareil de ventilation mécanique forcée qui mesure des paramètres mécaniques (pression, volume) des poumons. Puis euthanasie. Euthanasie : - Overdose d’anesthésique + méthode physique. - Dislocation cervicale - Sur animaux inconscients, sans reprise de conscience avant de mourir: prélèvement de sang terminal et dislocation cervicale
Impact sur les animaux
Dans les deux modèles, nous nous attendons à observer chez les souris des signes de difficulté respiratoire (dyspnée), pouvant potentiellement évoluer jusqu’à la détresse respiratoire et l’hypoxie. Un suivi clinique longitudinal sera effectué par du personnel compétent. Une grille de scoring clinique, et des points limites adaptés seront mis en place. Nous nous attendons par ailleurs à observer une perte de poids transitoire chez les animaux, se résolvant en quelques jours ( à 25% ou persistantes (entre 20 et 25% pendant 3 jours consécutifs) constitueront un point limite. Concernant le modèle de SDRA, nous nous attendons par ailleurs à observer au cours des 2 premiers jours une chute de température corporelle de 5 à 10%. Les animaux seront équipés de puces de mesure de température sous cutanées (mises en place sous anesthésie) afin de pouvoir suivre la température des animaux. Les pertes de températures atteignant 33°C constitueront un point limite. Si des baisses de températures sont observées (entre 1 et 3°C), du coton et du sizzle dry seront rajoutés dans la cage afin que les animaux puissent s’y réchauffer. Concernant les mesures de saturation, peu d’effets indésirables pour l’animal sont attendus, puisque la mesure est peu invasive et indolore et seront réalisées sur animal anesthésié (Isoflurane) Concernant les mesures de paramètres mécaniques par ventilation forcée, elles peuvent potentiellement créer des lésions pulmonaires, c’est pourquoi elles seront réalisées sous anesthésie profonde avec analgésie (Xylazine et Buprénorphine) et suivies d’une euthanasie sans réveil. Les administrations de traitement se feront sous anesthésie générale, sauf pour les administrations pour lesquelles le stress engendré serait inférieur au stress d’une anesthésie, et pour les administrations incompatibles avec une anesthésie (gavage).
Devenir
Après les deux procédures, les animaux seront mis à mort afin de pouvoir procéder à la récupération des organes et de grands volumes de sang, ainsi qu’à des lavages broncho-alvéolaires et des mesures de compliance pulmonaire, nécessaires pour évaluer l’efficacité des composés testés sur les maladies d’intérêt.
Remplacement
Les molécules chimiques ou biologiques qui seront évaluées dans ce projet auront dans la mesure du possible été au préalable sélectionnées dans des tests in vitro afin de s’assurer de leur efficacité, de leur spécificité et de leur absence de toxicité apparente. Elles auront si possible aussi été sélectionnées sur leurs propriétés pharmacocinétiques in vivo. Cependant, l’ensemble de ces données est insuffisant pour prédire l’efficacité in vivo des molécules, car recréer in vitro une pathologie complexe est difficile, notamment lorsque différents types cellules et/ou tissus sont impliqués. L’efficacité réelle des meilleures molécules devra donc être vérifiée in vivo en choisissant le modèle animal se rapprochant le plus de la pathologie telle que décrite chez l’homme.
Réduction
Un nombre minimum de 8 animaux adultes par groupe sera nécessaire si une réduction significative de l’inflammation pulmonaire doit être observée suite à un traitement préventif ou curatif. Ce nombre pourra monter jusqu’à 15 en fonction d’autres paramètres devant être mesurés comme le dosage des cytokines, l’histologie et/ou l’expression de gènes dans les poumons. Cette analyse sera effectuée au moyen du test ANOVA.
Raffinement
S’agissant de modèles d’inflammation pulmonaire, les animaux pourraient présenter de la dyspnée. Si celle-ci évoluait vers la détresse respiratoire (position d’orthopnée, mouvements respiratoires anormaux) ou la suffocation, cela constituerait un point limite avec euthanasie dans les plus brefs délais. Du fait de l’inflammation générée, nous nous attendons aussi à ce que les animaux perdent du poids. En conséquence, les animaux seront pesés 2 fois par semaine avant induction de la maladie, puis une fois par jour à partir de l’induction de la maladie. A partir de 10% de perte de poids, une réhydratation sous-cutanée sera mise en place. -Entre 10 et 15% du poids au J0 du protocole : les animaux seront réhydratés avec du Ringer Lactate par voie sous-cutanée, 0.5mL, une fois par jour. -Entre 15 et 25%% du poids au J0 du protocole : les animaux seront réhydratés avec du Ringer Lactate, 0.5mL par voie sous cutanée, deux fois par jour. En cas de perte de poids constatée supérieure à 10% sur certains animaux, un gel nutritif ou de l’eau gélifiée et de la nourriture seront placés au fond de toutes les cages. En cas de suspicion de toxicité du composé chimique ou biologique administré, les traitements seront interrompus.
Choix des espèces
- La réponse asthmatique allergique est aussi très bien caractérisée chez la souris. - Les challenges OVA et infections avec Haemophilus influenzae ou Chlamydia pneumoniae chez la souris sont bien documentés. - Les inductions de SDRA par le LPS ou Streptococcus pneumoniae sont bien documentés chez la souris. - Les études de toxicité pour toute nouvelle molécule chimique ou biologique devant être réalisées à minima sur une espèce rongeur (par exemple la souris), la connaissance de la dose active dans un modèle rongeur (par exemple la souris) est une donnée critique qui permet de calculer la fenêtre thérapeutique entre la dose active sur la pathologie pulmonaire et la dose toxique dans la même espèce. Des animaux sevrés (jeunes adultes de plus de 6 semaines) seront utilisés pour procédures d’induction d’asthme résistant aux corticoïdes et de SDRA, ces modèles étant bien décrits chez les animaux adultes.
Etude de l’efficacité d’un vaccin contre Pseudomonas aeruginosa
- Recherche appliquée
- Troubles respiratoires
258 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour prélèvement de la rate, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à sévère, dont 120 en gravité sévère. Elles reçoivent quatre injections vaccinales, des prélèvements de sang en rétro-orbitaire, puis une inoculation de la bactérie Pseudomonas aeruginosa par voie nasale, avec un suivi clinique toutes les quatre heures. Le porteur indique que l'infection peut provoquer des douleurs élevées et présente cette étape comme "indispensable" avant le passage à l'humain. Le bénéfice annoncé se limite au déclenchement d'essais cliniques ultérieurs.
Objectifs
Le projet vise à étudier l’efficacité d’un vaccin optimisé contre Pseudomonas aeruginosa, bactérie pathogène représentant un problème de santé publique majeur. Ce projet permettra de mettre au point la preuve de concept de ce vaccin candidat en modèle pré-clinique murin. Cette étape est indispensable afin de passer aux essais sur l’homme.
Bénéfices attendus
Obtention de résultats précliniques concernant l'efficacité d'un vaccin contre Pseudomonas aeruginosa permettant de passer au déclenchement des phases cliniques suivantes.
Procédures
4 injections de doses vaccinales seront réalisées en sous-cutanée sur les animaux vigiles. 3 prélèvements de sang en rétro-orbitaire seront effectués sous brève anesthésie générale volatile. L'inoculation bactérienne sera unique par voie intranasale sous brève anesthésie générale volatile. L'état clinique des animaux sera observé sur animaux vigiles toutes les 4 heures lors du développement de l'infection. Le prélévement de la rate des animaux sera réalisé post-mortem.
Impact sur les animaux
Une douleur de niveau légère sera générée par l’injection de la dose vaccinale et de niveau modérée pour les potentiels effets de la vaccination. Des douleurs de niveau élevé pourraient résulter de l’infection induite à Pa.
Devenir
Tous les animaux sont mis à mort à la fin des expériences pour le prélèvement et l'étude de la rate.
Remplacement
Dans le cadre de ce projet scientifique, un vaccin vivant atténué a été développé et optimisé. Une souche de Pseudomonas aeruginosa (bactérie pathogène pour l’Homme) modifiée génétiquement est inactivée par un traitement photochimique de façon à empêcher sa propagation suite à la vaccination et permettant de contrôler la dose injectée. La souche conserve cependant une activité métabolique permettant de déclencher une réponse immunitaire efficace. Ce vaccin présente ainsi la sécurité d’utilisation de bactéries mortes combiné à l’efficacité d’un vaccin vivant atténué. Le vaccin a fait l’objet d’optimisations tant sur le protocole de préparation des doses vaccinales que sur l’échelle de production et la forme du produit final de celui-ci. Le remplacement n'est pas possible dans le cas de cette étude pré-clinique indispensable pour valider la sécurité d'utilisation et l'efficacité du vaccin développé. Ce projet permettra d’évaluer la réponse immunitaire complexe suite à la vaccination à l’aide d’un vaccin candidat optimisé et ensuite face à un challenge infectieux à dose létale en modèle pré-clinique murin. Cette étape est indispensable afin de passer aux essais sur l’Homme.
Réduction
Chaque groupe expérimental sera constitué d’un nombre d'animaux suffisant en adéquation avec les protocoles standards utilisés dans la littérature. Les lots d'animaux seront constitués de 6 souris répété 1 fois (2*6 souris par groupe expérimental) hormis les groupes utilisés dans l'étude préliminaire qui ne nécessitent pas d'être répétés (1*6 souris par groupe test) : nombre minimal et suffisant pour un traitement statistique approprié.
Raffinement
Les animaux seront placés en conditions SPF (« specific pathogene-free »). Les souris seront placées dans des cages standards et adéquates au niveau de la taille, de la propreté, de la température (23 +/- 2°C), du cycle lumineux (12h) et des congénères (toujours les mêmes souris ensemble dans une cage). La nourriture et la boisson sont disponibles en continu. Les animaux auront bénéficié d’une semaine d’acclimatation. Pour chaque prélèvement sanguin, les souris subiront une brève aesthésie générale. Des points limites ont été définis afin de limiter la souffrance inutile des animaux. Dans le cas où les points limites seraient atteints, l’animal sera mis à mort avant la fin de procédure pour arrêter toutes souffrances inutiles.
Choix des espèces
La souris est l’espèce la plus susceptible de fournir des résultats satisfaisants et comparables aux études précédemment publiées dans le cadre des études de l’équipe de recherche et dans cette thématique de façon plus générale. Les souris C57BL/6 sont les modèles choisies car elles sont sensibles aux infections à Pa (aiguës ou chroniques) et qu’elles sont capable de produire des taux d’anticorps élevés. Stade de développement des animaux : âgés de 6 à 8 semaines. À ce stade, les animaux auront un système immunitaire mature.
Implication d’un facteur de croissance spécifique et de ses récepteurs dans le développement de fibrose pulmonaire dans des modèles murins
- Recherche appliquée
- Troubles respiratoires
720 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une fibrose pulmonaire leur est provoquée par injection dans la trachée après dissection de la peau, suivie d'injections répétées visant à faire varier l'expression d'un facteur de croissance, pour en évaluer le rôle protecteur. Le porteur indique que l'induction de la fibrose peut provoquer des difficultés respiratoires et une perte de poids, avec mise à mort si les points limites sont atteints. Il affirme qu'il n'existe "pas de méthodes alternatives pour modéliser la réponse d'un organe entier" et retient la souris pour ses outils génétiques.
Objectifs
La fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) est une maladie chronique grave, entrainant la mort en 3 à 5 ans. La cause et les mécanismes qui sous-tendent le développement et l’évolution de cette maladie sont inconnus. Elle se manifeste par une perte d’élasticité du tissu de soutien pulmonaire, résultant en une altération des échanges entre les alvéoles contenant l’oxygène et les vaisseaux sanguins. Le poumon devient progressivement trop abimé pour assurer l'oxygénation du sang et le patient développe une insuffisance respiratoire chronique conduisant au décès. Les médicaments disponibles sont uniquement capables d’en ralentir la progression avec une efficacité faible sur les symptômes et des effets indésirables importants. Une meilleure compréhension des mécanismes entrainant la maladie est donc cruciale afin de développer de nouveaux traitements. Certains facteurs de croissances impliqués dans le développement pulmonaire au cours de l'embryogénèse semblent être impliqués dans la maladie. Ces facteurs de croissance sont impliqués dans les différentes étapes du développement pulmonaire normal, ainsi que dans les processus de réparation tissulaire physiologiques. Certains de ces facteurs de croissance vont favoriser le developpement de la fibrose pulmonaire, alors que d’autres vont être protecteurs. Nous nous intéressons en particuler à l’un d’entre eux, dont le rôle anti-fibrosant a été est démontré dans le foie, le rein ou le myocarde, et est questionné dans la fibrose pulmonaire. Ce facteur est synthétisé par le foie avant d'être libéré dans la circulation sanguine puis aux organes cibles. Notre hypothèse que ce facteur joue un rôle protecteur dans le développement de la fibrose pulmonaire. Le modèle murin est pertinent du fait de son système respiratoire très similaire à celui de l’Homme. De plus, les souris offrent la possibilité de travailler sur des organismes génétiquement modifiés et de cibler le rôle d’une molécule en particulier dans le poumon.
Bénéfices attendus
Nous utiliserons des modèles de fibrose pulmonaire établis chez la souris, impliquant une injection au niveau de la trachée sous anesthésie générale de différentes molécules favorisant le développement de la fibrose pulmonaire. Dans une première série d'expériences, nous étudierons l’expression du facteur de croissance d’intérêt et de ses récepteurs au cours du développement de la fibrose pulmonaire induite par voie pharmacologique. Puis nous évaluerons l’effet d’une surexpression du facteur de croissance sur le développement de la fibrose pulmonaire induite par voie pharmacologique. La surexpression du facteur sera obtenue par injection sous-cutanée d’un médicament validé dans le traitement de la stéatose hépatique. Nous étudierons également l’impact sur le développement de la fibrose de l’absence d’expression de ce facteur, spécifiquement obtenue chez des souris transgéniques, déficiente pour son gène, et n’exprimant donc pas cette molécule. Les souris seront euthanasiées à la fin de la procédure après anesthésie profonde. Plusieurs prélèvements seront ensuite effectués afin de répondre précisément à la question du rôle joué par ce facteur de croissance dans le développement de la fibrose pulmonaire. Si l'effet protecteur de cette molécule était démontré chez la souris, cela ouvrirait la porte à de nouvelles perspectives thérapeutiques. Un analogue de ce facteur a déjà montré son efficacité dans le traitement de la stéatose hépatique avec un profil de tolérance acceptable chez l'homme et est utilisé dans cette indication.
Procédures
En début de procédure, les souris recevront, sous anesthésie générale, une injection unique d'une molécule induisant la fibrose pulmonaire. Cette molécule sera injectée directement au niveau de la trachée chez les souris endormies, après dissection de la peau et des tissus sous cutanés : la visualisation directe de la trachée permet une meilleure chance de succès de la procédure. Après injection, la lésion sera suturée par un ou deux points de suture : la souris recevra un antalgique au cours de la procédure, et qui pourra être répétéé. Les souris recevront ensuite en cours de procédure 1 à 4 injections au maximum d'un analogue pharmacologique du facteur de croissance par voie sous cutanée, sur animaux vigile du fait du caractère peu traumatique et rapide du geste à effectuer. D'autres groupes de souris recevront une injection unique par voie intraveineuse dans la veine de la queue d'une molécule permettant également de surexprimer le facteur de croissance. Cette injection sera faite sous anesthésie générale. A l'issue de la procédure, les souris seront euthanasiées après anesthésie profonde. Après anesthésie profonde, plusieurs prélèvements seront effectués. Un prélèvement de sang sera réalisé ainsi que le prélèvement des poumons afin de définir le rôle de ce facteur de croissance dans le développement de la fibrose pulmonaire.
Impact sur les animaux
L'induction de la fibrose pulmonaire chez les animaux peut déclencher des difficultés respiratoires et une possible altération de l'état général avec perte de poids. Une surveillance quotidienne des animaux est effectuée par l'expérimentateur (exploration de l'aspect physique et motricité), ainsi que par le personnel de l'animalerie. Une surveillance au moins 3 fois par semaine minimum des animaux est effectuée par l'expérimentateur selon la grille d'évaluation des points limites (mesure de poids, exploration de l'aspect physique et motricité, etc.). La fréquence de surveillance des animaux pourra être augmentée selon l'état général des animaux et leur poids. Nos expériences permettront de déterminer si le facteur de croissance cible protège les souris du développement de la fibrose pulmonaire.
Devenir
L'ensemble des animaux seront euthanasiés en fin de procédures (surdosage en anesthésiques). Les prélèvements (LBA, poumons, sang, foie) seront effectués après euthanasie de l'animal. Les animaux ne subiront qu'une seule procédure au cours de leur vie.
Remplacement
Le modèle murin est pertinent du fait de la petite taille de l’animal, et de son système respiratoire très similaire à celui de l’Homme. De plus, les souris offrent la possibilité de travailler sur des organismes génétiquement modifiés et de cibler le rôle d’une molécule en particulier dans le poumon. A ce jour, il n’existe pas de méthodes alternatives pour modéliser la réponse d’un organe entier dans le cas du développement de la fibrose pulmonaire.
Réduction
Nous avont réduit le nombre de souris utilisées au minimum nécessaire et suffisant pour valider scientifiquement notre étude du point de vue de l'analyse statistique, tout en tenant compte du risque de mortalité si les points limites sont atteints.
Raffinement
Nous veillerons à ce qu'il n'y ait pas d'animaux isolés dans les cages durant les expériences afin de préserver les groupes sociaux. Les animaux seront anesthésiés lors des procédures; ainsi que des antalgiques. L'enrichissement consistera en la mise en place de coton dans les cages, et d'une nourriture facile à ingérer en cours de protocole. Les souris auront un accès permanent à de la nourriture et de la boisson. Une surveillance visuelle quotidienne des animaux est effectuée par l'expérimentateur (exploration de l'aspect physique et motricité), ainsi que par le personnel de l'animalerie. Une surveillance clinique au moins 3 fois par semaine des animaux est effectuée par l'expérimentateur selon la grille d'évaluation en annexe 2 (mesure de poids, exploration de l'aspect physique et motricité, etc.). La fréquence de surveillance des animaux pourra être augmentée selon l'état général des animaux et leur poids.
Choix des espèces
Le modèle souris est pertinent du fait de son temps de gestation court et de par son système respiratoire, proche de celui de l’Homme. Les modèles de fibroses pulmonaires chez la souris sont largement décrits dans la littérature scientifique. Les souris offrent la possibilité de travailler sur des organismes génétiquement modifiés et de cibler le rôle d’une molécule en particulier dans le poumon. A ce jour, il n’existe pas de méthodes alternatives pour modéliser la réponse d’un organe entier dans le cas du développement de la fibrose pulmonaire. Les animaux seront utilisés à l’âge adulte, entre 8 et 12 semaines.