Décrire les objectifs du projet (par exemple, répondre à certaines interrogations scientifiques ou à des besoins scientifiques ou cliniques).
La pollution atmosphérique est reconnue comme étant la principale cause environnementale de maladies et de décès prématurés dans le monde selon l’Organisation Mondiale de la Santé. L'exposition périnatale à la pollution de l'air semble être un déterminant précoce dans les processus physiopathologiques des maladies respiratoires chroniques de l’enfant et de l’adulte. Cependant, aucune étude à ce jour n'a démontré de corrélation entre la progression de ces pathologies pulmonaires au cours de la vie et la détérioration de la qualité de l'air. L'un des principaux challenges dans l'étude des effets de la pollution atmosphérique sur la santé résulte de l'extrême complexité du mélange atmosphérique. La pollution atmosphérique est constituée d'un mélange complexe de plusieurs milliers de composants qui évoluent dans le temps et dans l'espace. Par conséquent, il nous faut étudier la dynamique globale d’une atmosphère polluée pour comprendre son impact sur les pathologies respiratoires de l’enfant et de l’adulte. Or, nous disposons d'un système unique en Europe permettant de soumettre des animaux à des atmosphères polluées complexes, système permettant d’aborder de manière pertinente et réaliste la problématique des effets de ces pollutions sur la santé. Nous nous intéressons particulièrement aux effets de la pollution atmosphérique sur une pathologie néonatale affectant le développement de l'alvéole pulmonaire pour laquelle aucun traitement n'est disponible à ce jour. Elle se caractérise par une expression très variable de la maladie (dans sa sévérité notamment), les déterminants de cette variabilité restant largement méconnus à l'heure actuelle, alors même que cette variabilité impacte grandement la qualité de la prise en charge thérapeutique des nouveau-nés atteints et leur devenir à l’âge adulte. Étudier le rôle du récepteur aux polluants chez les souriceaux génétiquement modifiés et exposés à la pollution atmosphérique in utero permettrait de mieux comprendre les mécanismes de ces maladies respiratoires néonatales et de l’adulte. De plus, la caractérisation de l'exposition des nouveau-nés atteints de cette pathologie pourrait permettre de mieux comprendre leur variabilité phénotypique, et ainsi améliorer leur prise en charge thérapeutique.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet? Expliquer en quoi le projet pourrait faire progresser les connaissances scientifiques ou quels bénéfices les êtres humains, les animaux ou l’environnement pourraient en tirer à terme. Le cas échéant, distinguer les bénéfices à court terme (pendant la durée du projet) et les bénéfices à long terme (susceptibles d’être obtenus après l’achèvement du projet).
L’identification de marqueurs biochimiques, des gènes de susceptibilité et l’état de régulation de leur expression permettrait de cartographier ces pathologies, de stratifier leur sévérité, d’intégrer l’hétérogénéité des tableaux cliniques et de dégager de nouvelles pistes thérapeutiques. Ce projet pemettra de mettre en lumière des biomarqueurs prédictifs et diagnostiques transposables à l’Homme et de comprendre les mécanismes physiopathologiques de pathologies respiratoires du nouveau-né et de l'adulte pour dégager de nouvelles pistes thérapeutiques.
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale (par exemple, injections, procédures chirurgicales)? Indiquer le nombre et la durée de ces procédures.
Liste des actes expérimentaux, leur durée et leur fréquence : Exposition à un polluant de référence (dioxine) : Description : instillation intra-trachéale sous isofluorane chez les femelles gestantes avec une dose faible de 1nmol/kg de dioxine Durée : moins de 2 min en moyenne par instillation et par animal. Fréquence : 1 seule fois à E13.5 Exposition à des atmosphères réalistes et complexes : Description : hébergement en isolateur des femelles gestantes (de E13.5 à E20.5) à une atmosphère de type Paris, Pékin ou filtrée Durée : 24 heures par jour. Fréquence : Continue sur une période de 7 jours Exposition à l'hyperoxie : Description : Souriceaux exposés à une atmosphère contenant 85% d'oxygène. Durée : 24 heures par jour. Fréquence : Continue sur une période de 14 jours (de P0 à P14). Exposition à la fumée de cigarette : Description : Exposition à la fumée de cigarette des souris adultes en utilisant la machine de type Teague® Durée : 1 mois pour le premier groupe et 3 mois pour le second groupe Fréquence : 2h par jour, 3 jours par semaine Surveillance clinique quotidienne : Description : Inspection visuelle des animaux pour détecter tout signe de détresse ou de souffrance (respiration, comportement, apparence physique). Durée : 15 minutes par groupe de cages. Fréquence : Une fois par jour. Pesée des souriceaux et des mères : Description : Pesée des souriceaux et des mères pour suivre la croissance et l'état de santé. Durée : 1 minute par animal. Fréquence : Deux fois par semaine. Sorties en normoxie pour les mères allaitantes : Description : Transfert des mères allaitantes en conditions normoxiques pour réduire le stress oxydatif. Durée : 3 heures par jour pendant 14 jours (de P0 à P14) Fréquence : Quotidienne. Prélèvements: Description : Le prélèvement du sang total, des urines totales se fera au moment de la mise à mort. Durée : 5 minutes par animal. Fréquence : Une seule fois,. Analyses post-mortem : Description : Euthanasie des animaux suivie de prélèvements d'organes (poumons, foie, cerveau, etc.) pour analyses histopathologiques et biochimiques. Durée : 30 minutes par animal. Fréquence : Une seule fois, à la fin de la période expérimentale. Ces actes expérimentaux sont essentiels pour la collecte de données précises et fiables tout en garantissant le bien-être des animaux. Chaque procédure est conçue pour minimiser le stress et la souffrance des animaux tout en permettant d'atteindre les objectifs de recherche.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux, par exemple, douleur, perte de poids, inactivité/mobilité réduite, stress, comportement anormal, et la durée de ces effets?
Les femelles gestantes exposées 7 jours à la pollution atmosphérique peuvent présenter des signes de stress liés au changement de lieu d’hébergement et au bruit environnant. Les femelles gestantes seront hébergées par 2 afin de limiter leur stress. De plus, les études précédentes déjà réalisées au laboratoire n’ont pas révélées de différences significatives dans les naissances précoces des petits jusqu’à présent. Aucun effet léthal est observé chez les souriceaux exposés à 85% d'oxygène (modèle pré-clinique de pathologie respiratoire du nouveau-né). En revanche ces jeunes souris pourraient développer une gêne respiratoire ou une pathologie de la souris adulte. Les souris adultes ont une résistance limitée à l’oxygène concentré, ainsi les mères allaitantes peuvent présenter une gêne respiratoire. Cepandant, l’expertise de notre laboratoire a permis de développer des protocoles pour palier à ces conséquences. Enfin, aucune léthalité ou détresse respiratoire n’a été identifiée dans les modèles murins pré-clinique de pathologies chez l'adulte par enfumage aux temps choisis pour l’étude (90 et 150 jours après la naissance).
Quelles espèces et combien d’animaux est-il prévu d’utiliser? Quels sont le degré de gravité des procédures et le nombre d’animaux prévus dans chaque catégorie de gravité (par espèce)?
Espèce
Nombre total
Nombre estimé par degré de gravité
Sans réveil
Légère
Modérée
Sévère
Souris (Mus musculus)
700
Qu’adviendra-t-il des animaux maintenus en vie à la fin de la procédure?
Espèce
Nombre estimé d’animaux à réutiliser, à replacer dans l’habitat/le système d’élevage ou à proposer à l’adoption
Réutilisé
Replacé dans l’habitat naturel ou le système d’élevage
Proposé à l’adoption
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A l’issue des procédures l’ensemble des animaux seront mis à mort conformément aux directives éthiques en vigueur et décrites dans cette saisine. Cette décision est justifiée par plusieurs raisons scientifiques et éthiques : - Les analyses post-mortem histopathologiques, biochimiques, cellulaires, moléculaires et morphométriques détaillées sont nécessaires en fin de chacune des différentes procédures afin de comprendre les mécanismes physiopathologiques. - Fiabilité des données : pour obtenir des données précises et comparables l’analyse post-mortem de l’ensemble des animaux de ce projet est nécessaire.
1. Remplacement
Indiquer quelles sont les alternatives non animales disponibles dans ce domaine et pourquoi elles ne peuvent pas être utilisées aux fins du projet.
Notre étude qui porte sur l’impact de la pollution atmosphérique réaliste sur les trajectoires pulmonaires résultent d’une compléxité impossible à modéliser par la bio-informatique ou par des modèles non physiologiques (in vitro) pour l'étude des effets explorés à ce stade. L’utilisation des modèles animaux est donc nécessaire pour définir les signatures combinatoires complexes (biochimique, cellulaire, moléculaire et inflammatoire) des pathologies comme la dysplasie bronchopulmonaire et la bronchopneumopathie obstructive chronique en réponse à la pollution atmosphérique.
2. Réduction
Expliquer comment le nombre d’animaux prévu pour ce projet a été déterminé. Décrire les mesures prises pour réduire le nombre d’animaux à utiliser et les principes appliqués pour concevoir les études. S’il y a lieu, décrire les pratiques qui seront appliquées tout au long du projet pour limiter le plus possible le nombre d’animaux utilisés sans perdre de vue les objectifs scientifiques. Ces pratiques peuvent notamment consister en études pilotes, modélisation informatique, partage et réutilisation des tissus.
Le nombre maximum d’animaux prévu pour ce projet est de 700 animaux soit 100 femelles gestantes et 600 souriceaux théoriques attendus pour un projet de 5 ans. Ce nombre a été déterminé en fonction de la distribution théorique rencontrée dans les données historiques du laboratoire et du nombre moyen le plus bas de naissances par portée. Il tient aussi compte du nombre d'études estimées, des variations inter individus et de la robustesse des mesures. Ce nombre limité doit nous permettre de conclure sur l’efficacité ou non d’une condition. L'effet d'une condition sera évalué à chaque moment à l'aide de tests statistiques paramétriques. Un calcul de l’effectif sera réalisé sur la base de notre étude préliminaire avant chaque étape afin d’ajuster le nombre d’animaux à inclure dans les procédures particulièrement au vu des naissances surnuméraires possibles (> 6 souriceaux par portée). Cette ajustement permettra de fixer la puissance statistique à 80%, standard admis, garantissant de détecter une différence de condition de l’ordre de 20% avec un risque de faux positif limité à 5%. En effet, précédemment au laboratoire nous avons harmonisé les procédures afin de limiter le nombre d’animaux utilisés. Par exemple, les signatures combinatoires de ce projet ont déjà été établies sur les animaux non transgéniques et pourrons être comparer avec les mêmes critères que les animaux transgéniques utilisés ici. Ce qui limite le nombre de contrôle interne nécessaire à ce projet. De la même manière, le choix des points temporels d’analyses a été conservé par rapport aux études précédentes du laboratoire. Ainsi, les résultats obtenus au laboratoire sur la pollution atmosphérique pourront être comparés. Ceci permet de diminuer drastiquement le nombre de conditions à tester dans ce projet et d’augmenter la puissance statistique. Enfin, à partir d’un seul animal nous pouvons établir l’ensemble des analyses combinatoires par individu en sachant que les protocoles d’analyses ont été optimisés en ce sens.
3. Raffinement
Donner des exemples des mesures spécifiques qui seront prises (par exemple, surveillance accrue, soins postopératoires, gestion de la douleur, entraînement des animaux) pour réduire au minimum les effets sur le bien-être des animaux (les nuisances causées). Décrire les mécanismes permettant d’intégrer de nouvelles techniques de raffinement pendant la durée de vie du projet.
Avant d’être gestante, les femelles seront élévées avec soin par les mêmes zootechniciens et expérimentateurs pour une meilleure habituation. De même, nous avons fait le choix de garder une animalerie unique depuis leur élevage jusqu’à leur entrée dans le projet et leur mise bas pour permettre de limiter au maximum leur manipulation inutile, leur stress et optimiser leur bien être. Les femelles gestantes seront hébergées par 2 dans des cages ventillées pour favoriser leur entraide et diminuer leur anxiété au moment de la mise bas. Les souriceaux une fois sevrés seront élevés dans les cages ventillées par 5 maximun afin d’assurer leur bien être et leur vie sociale. Un enrichissement de l’habitat sous forme de maisonnettes, de briquettes de bois et de morceaux de cotons permettra de réduire le stress des animaux et de favoriser leur bien-être. L’ensemble des zootechniciens et expérimentateurs du projet a une expertise particulière quant aux différents protocoles et procédures de ce projet ce qui assurera une manipulation douce en adéquation avec le statut des femelles gestantes et de leurs souriceaux. L’instillation oro-pharyngée, l’exposition à une atmosphère complexe, l’hébergement en hyperoxie ou l’enfumage sont des techniques maitrisées au sein de notre équipe expérimentée. Les animaux seront observés quotidiennement pendant toute la durée du protocole, y compris les week-ends et jours fériés par les zootechniciens et expérimentateurs formés et habitués à ce type de projet. Ainsi, la mise en place de points limites précis (décrit en détails pour chaque procédure plus bas) permettra d’intervenir rapidement et efficacement pour éviter toute souffrance de l’animal. En cas de douleur observée sur l’animal ne répondant pas aux stratégies de soin mises en place, une mise à mort de l’animal sera pratiquée et une autopsie sera réalisée afin d’en comprendre les causalités.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents
Nous avons choisi la souris pour des raisons multiples que seul ce modèle peut permettre : 1) le modèle murin est un modèle de choix lorsque l’on veut étudier des trajectoires physiopathologiques du fait de leur rythme rapide de reproduction, leur longévité et leur robustesse. 2) L’expertise pointue de notre équipe depuis de longues années sur les modèles pré-cliniques murins opère à plusieurs niveau : physiologique, chirurgicale, biochimique, cellulaire et moléculaire. 3) Les signatures combinatoires étudiées ont été particulièrement travaillées en amont de ce projet pour une transposabilité optimisée de l’espèce murine à l’espèce humaine. Les biomarqueurs identifiés dans ce projet pourront faire l’objet d’une recherche dans un protocole clinique chez l’Homme. 4) La génétique de la souris compte parmi les meilleures connaissances de la communauté scientifique et nous permet une diversité et une finesse d’outils analytiques sur lequel nous prendrons appui (exemple : les atlas transcriptomiques, les données physiologiques, les normes biochimiques…) 5) Seule la souris nous permet d’identifier précisement l’impact de la pollution sur les mécanismes physiopathologiques de ces maladies respiratoires. En effet, la construction d’un modèle génétiquement modifié est le seul qui nous permettra de suivre l’expression du récepteur aux polluants dans les cellules progénitrices du poumon. Il est le seul qui nous permettra de comprendre le rôle de la voie de signalisation aux polluants dans l’alvéologénèse afin de déterminer les trajectoires de ces pathologies pulmonaires en fonction de la présence ou de l’absence de réponse aux polluants.
Raisons de l’appréciation rétrospective
Prévoit des procédures sévères
Utilise des primates non humains
Explication de l’autre raison de l’appréciation rétrospective