Evaluation de l’effet d’agents thérapeutiques sur la perte osseuse induite par ovariectomie chez le rat dans un contexte où la prise alimentaire est monitorée

La ménopause est une période clé pour la santé de la femme car s’accompagne de modifications physiologiques comprenant, notamment, une modification de la composition corporelle et un changement de la répartition des graisses corporelles conduisant notamment à un risque élevé pour la santé cardiaque, ostéo- articulaire et musculaire (perte de densité osseuse, fonte musculaire…). Des traitements thérapeutiques existent déjà pour Réduire la perte osseuse, mais présentent des effets secondaires. Des conseils nutritionnels adaptés, associés à des conseils relatifs à l’activité physique, peuvent également s’opposer en partie aux effets de la ménopause d’autant plus que dans notre société l’activité physique est réduite, et la sédentarité croissante. Dans ce contexte, où des facteurs génétiques interviennent également expliquant les différences entre femmes, il devient fondamental de prendre en considération l’impact d’une balance énergétique déséquilibrée en faveur des apports et non des dépenses. L’objectif du projet est donc d’évaluer l’effet de thérapie sur le processus de formation et résorption de l’os dans un contexte combinant ostéoporose et contrôle alimentaire afin de proposer aux professionnels de la santé et aux patients des approches thérapeutiques plus appropriées. Les agents thérapeutiques testés sont des peptides agissant à différents niveaux, il est attendu un effet sur la masse graisseuse et sur le remodelage osseux. Il s’agira d’évaluer l’effet de ces agents thérapeutiques sur la perte osseuse induite par ovariectomie chez le rat (modèle décrit et reconnu par la communauté scientifique) dans un contexte de prise alimentaire monitorée. Ce modèle d’ostéoporose induite par ovariectomie a pour principaux avantages (i) de mimer le développement d’une ostéoporose post-menopausale, avec une reproductibilité élevée pour analyser de manière robuste et efficace les mécanismes mis en jeu dans le développement de la pathologie et dans la réponse induite par les agents thérapeutiques testés (ii) d’accéder à de plus amples informations indispensables au développement de nouvelles approches thérapeutiques (iii) d’être prédictif en clinique de l’activité des agents thérapeutiques testés.

Les bénéfices attendus de ce projet se mesurent à plusieurs niveaux. Ce projet permettra à court terme d’obtenir des informations sur (i) la tolérance ou la potentielle toxicité des agents thérapeutiques étudiés au niveau systémique et osseux (ii) l’influence d’une alimentation monitorée sur la prise de poids et indirectement sur le développement de l’ostéoporose (iii) les modifications induites par l’administration des agents thérapeutiques étudiés au niveau du corps entier et des os. A plus long terme, ce projet permettra d’obtenir des informations sur l’évaluation, la détection, le contrôle des modifications physiologiques ayant lieu après ménopause, d’établir des diagnostics robustes et de mettre en place de nouvelles approches thérapeutiques alliant traitement médicamenteux et suivi alimentaire et limiter les effets secondaires.

Les animaux seront soumis à une opération chirurgicale unique réalisée sous anesthésie générale et avec analgésie pré- et post-opératoire afin de réalisation l’ablation des ovaires. Cette opération dure 30 à 40 minutes par animal. Les traitements sont réalisés par injections sous-cutanées, réalisées quotidiennement, chaque injection dure 1 à 2 min, et est réalisée sur animal éveillé avec contention simple. Des injections sous-cutanées de produits permettant le suivi de la formation osseuse seront réalisées dans les 2 dernières semaine du protocole. Chaque animal recevra 2 injections à 1 semaine d’écart, chacune durant de 1 à 2 min. Des prélèvements sanguins au niveau de la veine jugulaire pourront également être réalisés, ces prélèvement auront lieu sur animal éveillé, dureront moins de 5 min par animal, et pourront être répétés une fois par semaine tout au long du protocole.

La réalisation de la chirurgie peut s’accompagner d’une possible réaction inflammatoire transitoire au niveau du site de l’incision. Les effets indésirables attendus sur les animaux peuvent être un traumatisme exprimé par des cris ou une agitation pendant l’administration des traitements ou le prélèvement de sang, et une inflammation au niveau du site d’injection. Un état de mal-être pourrait également survenir lié à l’hébergement individuel.

A l’issue de chaque procédure tous les animaux seront humainement euthanasiés et autopsiés minutieusement. Les organes et tissus d’intérêts, dont les pièces osseuses, seront prélevés. Les prélèvements sanguins seront utilisés pour doser les agents thérapeutiques, les paramètres et/ou évaluer sa toxicité et/ou évaluer les modifications induites par son administration. Les organes seront également utilisés pour doser les composés et / ou réaliser des analyses histopathologiques et d’imagerie.

De manière systématique, les agents thérapeutiques que nous évaluons in vivo ont fait l’objet de tests préliminaires in vitro mais la perte osseuse induite par la déficience en œstrogène est un mécanisme complexe faisant intervenir différents types cellulaires du tissu osseux. Les tests in vitro actuels permettent de prévoir le devenir des agents thérapeutiques testés, mais ne renseignent pas sur des effets sur l’ensemble des organes d’un organisme. Ces mécanismes extrêmement complexes ne pouvant pas être mimés par des modèles simples de culture de cellules in vitro, il n’existe malheureusement pas de méthode alternative à l’expérimentation animale pour évaluer l’efficacité d’agents thérapeutiques sur la perte de densité osseuse. L’utilisation d’animaux est donc indispensable pour atteindre les objectifs de ce projet.

Le nombre d’animaux utilisés dans ce projet est réduit au maximum afin d’obtenir des résultats exploitables, permettant de conclure de manière certaine, tout en évitant la réalisation d’une étude complémentaire pour confirmer les résultats obtenus au cours du présent projet. Nous utiliserons notamment des femelles adultes depuis plusieurs semaines ayant dépassé la majorité squelettique dont le squelette n’est plus en phase de croissance. Etant donné la variabilité probable en réponse aux agents thérapeutiques, 10 animaux au maximum par condition testée sont prévus afin d’assurer un nombre minimum d’animaux nécessaire pour une analyse pertinente et une comparaison statistique fiable tout en prenant en compte le bien-être animal. Ce nombre d’animaux a été déterminé grâce à nos données historiques et l’utilisation de chaque animal a été optimisée (analyses et recueil de données longitudinales, études pilotes…) tout en limitant les contraintes au maximum. Cet effectif pourra être revu après analyse de résultats de protocoles préliminaires, afin de donner des résultats reproductibles et similaires d’un animal à l’autre.

Du fait du suivi alimentaire à réaliser, les animaux seront stabulés individuellement dans des conditions d’hébergement optimisé afin de limiter le stress (ajout d’un enrichissement augmenté tels que tunnel, bâton ou bille de bois). L’état général et clinique des animaux sera surveillé de façon quotidienne et sera spécifiquement axée sur l’apparition (i) de signes de douleur occasionnée par l’acte chirurgical (exemple : inflammation locale, plaie…), (ii) de signes de stress dus aux prélèvements de sang ou liés à l’hébergement individuel, (iii) ou de signes d’inflammation liés aux injections des traitements. Cette observation quotidienne aura pour but de minimiser la douleur et tout facteur agissant sur le bien-être animal. Un protocole analgésique et/ou antalgique sera mis en place le jour dès le jour des chirurgies, avant et après l’opération. Outre la gestion de l’analgésie, l’ablation des ovaires sera pratiquée sous anesthésie gazeuse. Les animaux seront maintenus un minimum de temps en situation d’inconfort lors de leur manipulation. Enfin, tout animal ayant atteint un ou plusieurs points limites (repérés le plus précocement possible et à l’appui des grilles du bien-être animal) sera humainement euthanasié.

Le rat a été choisi pour ce projet car ce mammifère présente des caractéristiques physiopathologiques et réponses tissulaires notamment au niveau osseux, proches de celles observées chez l’homme. Ces rongeurs, étant fréquemment utilisés à des fins de recherche, permettent de transposer assez facilement les résultats à l’homme, par simples approches/méthodes statistiques. Par ailleurs, leur taille permet d’obtenir un volume suffisant de liquides biologiques parfaitement analysables. Enfin, les données obtenues chez ces animaux permettent de calculer facilement les doses administrables à l’homme prévues dans le cadre de premiers essais cliniques nécessaires au développement de nouveaux agents thérapeutiques. Les rats femelles et adultes auront dépassé la majorité squelettique (10 semaines). Autrement-dit leur squelette ne sera plus en phase de croissance.