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Etude de la neuro-inflammation et du rôle de l’axe intestin cerveau dans un modèle murin d’anorexie

Types de recherche
Multisystémique, Oncologie, Recherche appliquée, Recherche fondamentale, Système gastrointestinal, Système nerveux, et Troubles nerveux
Mots-clés
anorexie mentale, Axe microbiote intestin cerveau, Modèle activity-based anorexia, et neuroinflammation
Souris : 432
Souffrances
sans réveil0
légères0
modérées0
sévères432
Devenir
Mise à l'adoption0
Reproduction (ou relâché si sauvage)0
Réutilisation0
Devenir non indiqué432

Objectifs et bénéfices escomptés du projet

Décrire les objectifs du projet.

Les objectifs de ce projet sont, premièrement, de rechercher la présence d’une inflammation au niveau cérébral (neuroinflammation) dans un modèle d’anorexie chronique chez la souris : le modèle Activity-Based Anorexia. Le second objectif de ce projet est d’évaluer le rôle potentiel du microbiote intestinal dans ce phénomène inflammatoire, via l’axe microbiote-intestin-cerveau. Deux zones d’intérêt seront particulièrement étudiées, au niveau du cerveau : l’hypothalamus, de par son rôle majeur dans le contrôle du métabolisme énergétique et de la prise alimentaire, mais aussi le circuit de la récompense, impliqué dans la composante du plaisir de la régulation du comportement alimentaire. En effet, les patients souffrant d’anorexie mentale présentent des atteintes cérébrales telles qu’une diminution des facultés cognitives, une baisse du volume cérébral et des anomalies de sécrétions d’hormones du métabolisme énergétique, ce qui justifie l’étude du cerveau dans le modèle murin d’anorexie. Ce projet permettrait d’apporter de nouvelles connaissances sur le fonctionnement du cerveau de ces patients et le rôle du microbiote intestinal dans le contexte de l’anorexie, afin de proposer de nouvelles pistes thérapeutiques innovantes pour dépasser ces freins à la renutrition.

Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?

A court terme, ce projet permettra de mettre en évidence l’existence ou l’absence de processus inflammatoires au niveau cérébral dans un contexte d’anorexie. Si de tels phénomènes sont montrés, nous pourront alors caractériser le rôle du microbiote intestinal, et notamment d’une molécule reliant le microbiote intestinal et la structure de l’intestin, dans la neuroinflammation associée à l’anorexie. Cette molécule étant connue pour son implication dans la régulation du comportement alimentaire. Il n’est pas possible de montrer de tels phénomènes chez l’Homme, l’accès au tissu cérébral étant nécessaire. L’utilisation d’un modèle animal est donc indispensable à la réalisation de ce projet. D’un point de vue fondamental, ces recherches permettront également de décrire l’activité et le phénotype des cellules gliales, les cellules non neuronales du cerveau, en condition de restriction sévère, ainsi que leurs interactions avec les centres cérébraux de régulation de la prise alimentaire. Il est également à noter que ce projet permettra de mieux caractériser le modèle ctivity-based anorexia sous sa forme chronique (44 jours), modèle moins bien décrit dans la littérature que le modèle aigu (17 jours), bien qu’il soit plus pertinent quant à sa comparaison avec la pathologie chez l’Homme, et moins sévère pour les souris (score de mortalité nul). De plus, il est habituellement observé chez les souris activity-based anorexia femelles une augmentation de la prise alimentaire et du poids corporel en fin de protocole, les souris s’éloignant ainsi de la pathologie anorexique souhaitée. Ce phénomène est évité dans le modèle chronique, puisque la prise alimentaire est contrôlée par l’expérimentateur. Le poids corporel cible des souris est ainsi maintenu stable tout le long du protocole. Sur le long terme, ce projet permettra une meilleure compréhension de l’interconnexion des acteurs de l’axe microbiote-intestin-cerveau dans un contexte de dénutrition chronique, et plus particulièrement le rôle du microbiote intestinal dans la neuroinflammation et le comportement alimentaire, ce qui permettra de proposer des solutions thérapeutiques innovantes pour aider à la renutrition des patients anorexiques, par exemple avec des probiotiques ou par la modulation directe de facteurs de l’inflammation.

Nuisances prévues

À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?

100% des animaux, soit 432, seront manipulés tous les jours pour la pesée et le relevé des critères de bien-être animal. Les 432 animaux seront en état de dénutrition chronique (perte de poids cible de 25% sur 44 jours). 100% des animaux, soit 432, subiront une injection d’anesthésique/analgésique de 3 secondes, ainsi qu’une contention de 2 min pour la mesure de la composition corporelle deux fois, au début et en fin de protocole, sur animal vigile. Les 432 animaux suivront des tests comportementaux afin d’évaluer leur état d’anxiété et de dépression, à savoir un test clair-obscur de 15 minutes (animaux placés dans un dispositif infra-rouge enregistrant leurs déplacements) qui peut générer un stress dû au nouvel environnement, et un test de formation de nid (nouveau coton placé dans la cage, évaluation par observation au bout de 24h, le coton est laissé aux souris jusqu’à la fin du protocole en tant qu’enrichissement) qui n’engendre ni stress ni douleur. 144 animaux recevront une injection intrapéritonéale de 3 secondes une fois par jour pendant 5 jours consécutifs, afin d’évaluer le rôle d’une molécule clé dans le dialogue bactérie-cellules intestinales. 36 souris auront un cocktail d’antibiotiques dans leur eau de boisson sur l’ensemble du protocole de restriction et 3 jours en amont, soit 47 jours.

Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?

L’ensemble des animaux seront isolés le temps du protocole, avec un faible impact sur le score de bien-être animal pour les animaux contrôles, comme observé dans nos protocoles précédents. Les animaux dénutris, quant à eux, peuvent présenter une diminution de la prise hydrique, et une hyperactivité anticipatoire (avant l’accès à l’alimentation), particulièrement les premiers jours de restriction. Cependant, ce modèle chronique reposant sur une restriction quantitative adaptée au poids corporel de chaque animal, les altérations du bien-être animal sont plus faibles et associées à un taux de mortalité nul, par rapport au modèle activity-based anorexia aigu habituellement employé qui repose sur une restriction temporelle identique pour chaque animal. Les animaux dénutris ont tout de même une perte de poids importante au cours du protocole, en accord avec ce qui est observé en clinique, cet aspect fait l’objet d’un suivi quotidien. Le suivi du bien-être animal est en effet effectué quotidiennement, les points suivants sont évalués : état du pelage, niveau de prostration, état de fatigue, perte de poids, prise hydrique et activité physique, baisse de la température corporelle. Lors des mesures de composition corporelle, la contention de 2 minutes engendre également un stress aigu. La réalisation des tests comportementaux peut également engendrer un stress, de par le changement de pièce d’expérimentation, et la découverte du dispositif. Les animaux dont le microbiote intestinal a été supprimé par antibiothérapie peuvent présenter des signes de douleurs intestinales, de la même manière que précédemment, ces animaux sont surveillés quotidiennement sur la base de critères de bien-être animal. Concernant les animaux génétiquement modifiés, aucune nuisance n’est donc observée sur ces animaux.

Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.

L’ensemble des animaux seront mis à mort pour l’étude de leurs tissus à la fin du protocole et des procédures. Une utilisation conjointe sur plusieurs projets peut être envisagée, soit la récupération de tissus non utilisés lors de ce projet ou inversement sur d’autres projets activity-based anorexia ne récupérant pas le cerveau.

Application de la règle des "3R"

1. Remplacement

3R / Remplacement :

Ce travail est un projet de recherche intégré, la dénutrition étant la conséquence de relations métaboliques inter-organes complexes. Il permettra d’analyser les différents signaux mettant en jeu des relations importantes entre le microbiote intestinal, l’intestin et le cerveau. Le recours à des modèles animaux est donc nécessaire pour prendre en compte cet aspect multi-organes. De plus, l’anorexie mentale étant une pathologie psychiatrique, l’étude du comportement (prise alimentaire, activité physique, tests d’anxiété) est nécessaire à l’interprétation des résultats. Ces paramètres comportementaux nécessitent l’emploi de modèles de rongueurs. Cependant pour des études plus mécanistiques telle que l’étude des relations microbiote-cellules intestinales, nous avons recours à des techniques de culture cellulaire in vitro.

2. Réduction

3R / Réduction :

Pour limiter le nombre d’animaux, en prenant en compte les résultats de la littérature et de notre équipe sur le modèle activity-based anorexia aigu, nous avons fait le choix de ne pas réaliser certains groupes contrôles et notamment les animaux ayant un accès libre à l’alimentation et à une roue d’activité. En phase terminale du protocole, le maximum de tissus est prélevé et certains peuvent être partagés pour d’autres projets. Les analyses ont été préalablement optimisées et nous permettent de limiter le nombre d’animaux par groupe à 12. Le modèle activity-based anorexia chronique reposant sur une restriction quantitative adaptée au poids corporel de chaque animal, les altérations du bien-être animal sont plus faibles et associées à un taux de mortalité nul, par rapport au modèle activity-based anorexia aigu habituellement employé qui repose sur une restriction temporelle identique pour chaque animal. Il n’est donc pas nécessaire de prévoir plus d’animaux pour compenser une éventuelle perte au cours du protocole. Plus précisément, nous nous sommes basés sur de premiers résultats antérieurs du laboratoire dans le modèle activity-based anorexia aigu et avons calculé à l’aide de formules statistiques qu’il faudrait 12 animaux par groupes pour obtenir un pouvoir statistique suffisant pour la comparaison des groupes entre eux.

3. Raffinement

3R / Raffinement :

Après la période d’acclimatation à l’animalerie d’une semaine, les animaux sont transférés individuellement dans leur cage d’expérimentation. Ce transfert peut s’avérer stressant pour les animaux, c’est pourquoi une nouvelle période d’une semaine d’acclimatation à ces nouvelles conditions est appliquée. Concernant l’enrichissement, du papier kraft est ajouté dans toutes les cages, ainsi qu’un carré de coton ce qui permet la construction de nids pour compenser l’isolement des souris. Le modèle activity-based anorexia chronique reposant sur une restriction quantitative adaptée au poids corporel de chaque animal, les altérations du bien-être animal sont plus faibles et associées à un taux de mortalité nul, par rapport au modèle activity-based anorexia aigu habituellement employé qui repose sur une restriction temporelle identique pour chaque animal. Le suivi du bien-être animal est tout de même effectué quotidiennement, les points suivants sont évalués : état du pelage, niveau de prostration, état de fatigue, perte de poids, prise hydrique, activité physique et baisse de la température corporelle. Ces critères permettent de décider de l’atteinte ou non des points limites. De plus, comme indiqué dans les dernières recommandations, les souris sont manipulées quotidiennement en les faisant monter dans le creux de la main de l’expérimentateur de manière volontaire, et non pas en les attrapant par la queue. En effet, il a été montré que cela réduit significativement le stress et l’anxiété des souris. Un seul et même expérimentateur réalise les manipulations des animaux au quotidien, ce qui permet une meilleure habituation des animaux aux gestes pratiqués et à la présence d’un individu, réduisant le stress. L’antibiothérapie, pour les animaux concernés, est réalisée dans l’eau de boisson et non par administration orale comme fréquemment retrouvé dans la littérature, ce qui limite le stress des animaux et les risques liés à l’administration orale.

Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.

La souche de souris utilisée dans ce projet est communément utilisée dans les modèles soumis à des interventions nutritionnelles. De plus, il s’agit d’une souche ayant un bon taux de réponse dans le modèle activity-based anorexia. C’est un modèle validé au sein du laboratoire et à l’échelle internationale. Les modèles génétiques utilisés dans ce projet sont d’ailleurs construits sur ces mêmes souris. L’anorexie mentale touche majoritairement les adolescents et jeunes adultes avec 75% des patients déclenchant leur pathologie avant l’âge de 22 ans. Pour mimer au mieux les conditions d’apparition de la maladie nous utiliserons donc des souris de 6 semaines à leur arrivée au laboratoire. En tenant compte des deux semaines d’acclimatation, à l’animalerie puis aux conditions expérimentales, le protocole de restriction débutera sur des souris âgées de 8 semaines, ce qui correspond bien à un stade adolescent. La réussite du protocole activity-based anorexia chronique sur des souris de cet âge a d’ailleurs été montrée dans un article. De la même manière, les animaux arriveront à l’âge de 5 semaines pour les protocoles avec antibiothérapie et pour les animaux génétiquement altérés, afin de tenir compte de ces traitements avant de débuter le protocole de restriction à l’âge de 8 semaines.