
Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale, reproduit depuis ALURES
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-209500)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Avec l’augmentation de l’espérance de vie, améliorer ou préserver la santé et la qualité de vie des personnes âgées représente un enjeu majeur de santé publique. La sarcopénie, qui se caractérise par une perte de la masse et de la force musculaire avec l’âge, joue un rôle critique dans la perte de mobilité du sujet âgé. Si le vieillissement d’un tissu a une origine intrinsèque, il peut également résulter du vieillissement global de l’organisme, notamment via des altérations de la communication entre les organes. Ainsi, le tissu adipeux blanc (TA), dont les fonctions endocrines vis-à-vis du muscle squelettique sont déjà établies, est très précocement affecté au cours du vieillissement. Il subit un remodelage important avec l’âge et il a récemment été montré qu’un vieillissement accéléré spécifique à l’adipocyte (type cellulaire majoritaire du tissu adipeux) pouvait mener à une perte de fonction musculaire in vivo, soulevant l’intérêt de comprendre la communication TA-muscle au cours du vieillissement. Parmi les médiateurs de cette communication, très peu d’attention a été portée jusqu’ici aux métabolites, petites molécules organiques intermédiaires du métabolisme. Or, nos données préliminaires ont permis de mettre en évidence que ce sont plus d’une centaine de métabolites qui sont différentiellement produits par le TA avec l’âge. Compte tenu de leur rôle crucial – sur le métabolisme lui-même mais aussi sur des processus plus généraux tels que la sénescence ou le stress oxydant – une dérégulation des métabolites de l’axe TA-muscle avec l’âge pourrait participer au développement du processus sarcopénique. Dans ce contexte, l’objectif du projet proposé est de démontrer que le tissu adipeux blanc (TA) participe au maintien du métabolome (ensemble des métabolites) circulant et musculaire chez un sujet jeune et que la dérégulation de ce tissu au cours du vieillissement contribue à l’altération profonde du métabolome circulant et musculaire rapportée avec l’âge. Dans ce but, nous étudierons l’impact de la perte d’adipocytes chez la souris jeune et âgée (en utilisant une souris transgénique) afin d’étudier l’implication du tissu adipeux dans le remodelage du métabolome circulant et musculaire observé au cours du vieillissement et dans la mise en place de la sarcopénie et des désordres métaboliques liés à l’âge. Ce projet sera réalisé dans deux établissements utilisateurs.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet nous permettra de caractériser l’implication de l’adipocyte dans le remodelage du métabolome circulant et musculaire observé au cours du vieillissement. Le vieillissement du tissu adipeux ayant un impact délétère sur la physiologie musculaire, l’identification d’un pool de métabolites appartenant à l’axe tissu adipeux-muscle dérégulés avec l’âge devrait nous permettre de mettre en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques d’intérêt à exploiter dans le contexte de la sarcopénie et des désordres métaboliques liés à l’âge.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Nos animaux recevront un traitement pharmacologique tous les 3 jours par injection intra-péritonéale (moins de 15 secondes par souris) pour une durée maximale de 12 semaines (EU1/2). Ces animaux pourront être soumis à des prises de sang à la veine de la queue (durée approximative d’intervention : 10 minutes par souris) (EU1/2). Leur composition corporelle sera mesurée de façon non invasive (temps de mesure moyen par souris : 90 secondes) et leur dépense énergétique par calorimétrie indirecte (isolement en cage individuelle pendant 48h) (EU2/2). Leur fonction musculaire pourra être évaluée à l’aide de différent tests non invasifs (mesure de l’équilibre (durée: 5 minutes maximum, répétée 2 fois avec 15 minutes de repos entre 2 essais ; analyse de leur démarche (durée approximative: 5 minutes), mesure de leur force musculaire (durée totale approximative: 5 minutes, 3 mesures consécutives séparées par 1 min de repos, expérience répétée une fois après 15 min de repos), test de suspension sur une grille inversée (durée dépendante des capacités de l’animal: de quelques secondes à 30 minutes), course sur tapis roulant (durée dépendante des capacités de l’animal: de quelques minutes à 45 minutes) (EU1/2). Des tests de tolérance au glucose et à l’insuline pourront également être réalisés (prélèvements de sang pour la mesure de la glycémie à 8 temps donnés espacés de 15 minutes minimum (8 x 5 secondes) suite à un gavage au glucose (moins de 15 secondes par souris) ou une injection intra-péritonéale d’insuline (moins de 15 secondes par souris) (EU1/2). L’ensemble de ces tests pourront être répétés jusqu’à 3 fois dans la vie de l’animal, avec une période minimale de 4 semaines entre deux tests.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Plusieurs nuisances ou effets indésirables sont attendus au cours de ce projet : 1. L’isolement des souris pour la calorimétrie indirecte (48h au total, acclimatation puis mesure) est une source de stress. Les animaux gardent toutefois un contact visuel avec leurs congénères dans les cages voisines et sont rapidement remis dans leur cage d’origine ; 2. stress au moment des manipulations pour les tests de caractérisation de la fonction musculaire et métabolique (habituation des animaux aux expérimentateurs ainsi qu’aux dispositifs expérimentaux); 3. Des injections intra-péritonéales répétées peuvent induire une douleur au niveau du site d’injection (les sites d’injection seront changés à chaque intervention) 4. la mise à jeun des animaux représente une source de stress (le temps de jeûne sera limité à 6 heures). 5. les prises de sang à la queue sont source d’inconfort (prélèvement d’un volume restreint de sang).
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure afin de collecter leurs tissus et de procéder à des analyses métaboliques, biochimiques ou d’expression de gènes. Ces études permettront de mieux comprendre les mécanismes tissulaires et cellulaires mis en jeu dans les phénomènes observés.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Ce projet vise à démontrer l’existence d’une communication inter-organes via les métabolites entre le tissu adipeux (et plus particulièrement son type cellulaire majoritaire: l’adipocyte) et le muscle squelettique au cours du vieillissement. Bien que nos données préliminaires obtenues in vitro et les données bibliographiques actuelles suggèrent l’existence d’un tel axe, le démontrer nécessite un modèle intégré permettant une étude à l’échelle de l’organisme entier. En effet, notre objectif est d’étudier l’impact d’une manipulation de l’adipocyte à la fois sur les compartiments sanguin et musculaire. Le recours à l’animal est donc indispensable pour ce projet de recherche.
2. Réduction
Le nombre d’animaux nécessaire pour répondre aux différentes problématiques scientifiques exposées dans ce projet a été déterminé en se basant à la fois sur les données bibliographiques actuelles et sur des études préliminaires déjà réalisées par le porteur du projet. Compte tenu de la variabilité des capacités physiques et des paramètres métaboliques généralement observée au sein d’un groupe homogène, des groupes de 10 animaux seront formés afin de pouvoir mettre en évidence des différences statistiques. Ce nombre d’animaux est classiquement utilisé dans la littérature pour réaliser ce type d’études, en particulier dans un contexte de vieillissement, où la variabilité inter-individuelle tend à augmenter avec l’âge. Dans un souci de Réduction, le projet a été designé de façon à réaliser plusieurs expériences sur les mêmes groupes d’animaux dès lors qu’elles ne sont pas susceptibles d’interférer les unes avec les autres. Les tissus et organes prélevés seront utilisés non seulement pour l’analyse du métabolome (par spectrométrie de masse) mais aussi pour des analyses transcriptomiques, protéomiques et biochimiques. Nous avons en effet mis au point des conditions de préparation des tissus (lyophilisation, pulvérisation) qui nous permettront, à partir de la même poudre, de faire plusieurs analyses en parallèle. Ceci permet d’optimiser et de Réduire le nombre d’animaux utilisés dans notre projet.
3. Raffinement
Les procédures seront réalisées dans le respect du bien-être animal pour limiter la souffrance, la douleur ou l’angoisse des animaux, en respectant les points limites préalablement définis. Les animaux seront pris en charge par du personnel de la zootechnie compétent qui vérifie leur état et place de l’enrichissement dans les cages pour amoindrir leur stress et permettre aux animaux de faire un nid. Le caractère grégaire des souris sera maintenu puisque les animaux ne seront jamais seuls en cage (sauf si un isolement est nécessaire pour cause de bagarres ou pour les expériences de calorimétrie indirecte). Les cages seront passées en revue deux fois par semaine pour repérer les blessures éventuelles, un comportement anormal (isolement, pas de reflexe de fuite lorsque l’on vient attraper l’animal), maigreur, problème de dentition, et pesés au moins deux fois par semaine. Les tests fonctionnels seront réalisés suite à une habituation des animaux aux expérimentateurs ainsi qu’aux dispositifs expérimentaux utilisés, afin de Réduire le stress engendré et améliorer la reproductibilité des résultats. Lors du transport des animaux entre les établissements utilisateurs, l’enrichissement de leur cage sera multiplié afin de les occuper pendant le trajet (coton salivaire et bouts de bois à ronger en plus du matériel de nidification). Les animaux seront protégés en permanence des intempéries, des rayons du soleil ou des écarts de température. Leur exposition au bruit et aux vibrations sera limitée au maximum et les souris ne seront jamais transférées en présence d’espèces différentes – hors rongeurs – dans le même véhicule. Chaque étude est discutée avec l’ensemble de l’équipe de recherche afin de garantir la pertinence de chaque expérience.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Nous avons décidé de travailler sur la souris car cette espèce est un modèle bien établi pour l’analyse des fonctions métaboliques et sa cinétique de vieillissement est elle aussi bien documentée. De plus, dans la mesure où nous travaillons sur la problématique du vieillissement, la souris nous permet de Réduire le temps d’expérimentation car elle a une espérance de vie plus courte (1 à 3 ans) en comparaison au rat (2 à 3.5 ans) ou au cobaye (4 à 8 ans). Pour cette étude, nous utiliserons des souris de différents âges : 3-6 mois pour les souris « jeunes », 12-14 mois pour les souris adultes d’âge moyen et 18-24 mois pour les souris « âgées » afin de déterminer la contribution du tissu adipeux dans la régulation du métabolome circulant et la mise en place de la sarcopénie et des désordres métaboliques qui lui sont associés au cours du vieillissement.