Comment réduire le nombre d’animaux de laboratoire?
Ciseaux génétiques
En Suisse, des dizaines de milliers de personnes souffrent d’affections musculaires. Dans leurs recherches en la matière, les scientifiques utilisent des souris comme organisme modèle. Un nouveau procédé permet de mieux répondre aux exigences éthiques.
Contrairement aux reins, aux poumons ou au cœur, remplacer le tissu musculaire endommagé est impossible, ce qui explique les importantes recherches dans ce domaine. En effet, la guérison ou l’amélioration en matière d’atrophie musculaire passe par la réparation de gènes mutés.
Depuis plus de 20 ans, le Prof. Dr Markus A. Rüegg, neurobiologiste et professeur au Biozentrum de l’Université de Bâle, travaille sur les mécanismes pathologiques qui sous-tendent les dystrophies musculaires congénitales [1].
La souris reste à ce jour l’un des principaux organismes modèles pour la recherche. «Les méthodes utilisées jusqu’ici recourent aux cellules souches, avec l’objectif d’éliminer des gènes. Celles-ci sont ensuite implantées chez les rongeurs, afin de transmettre la mutation génétique. Le gène concerné n’est par la suite plus décelable chez leurs descendants», explique Markus A. Rüegg. On recourt aussi aux cultures cellulaires. Mais cela ne permet pas de comprendre tous les processus: «Le muscle est l’un des organes les plus complexes et, dans une culture, les cellules ne sont souvent cultivées qu’en deux dimensions», précise le neurobiologiste. En revanche, cette méthode présente l’avantage qu’on peut directement invalider un gène dans les cellules à l’aide de virus.

Une méthode plus rapide et plus efficace

Une nouvelle méthode a été développée, non seulement plus rapide et plus efficace que les méthodes classiques, mais qui réduit aussi considérablement le nombre d’animaux de laboratoire requis pour étudier la fonction d’un gène dans les fibres musculaires. La méthode, publiée dans la revue Nature Communications [2], se base sur la technologie CRISPR/Cas9, un procédé de biologie moléculaire qui coupe et modifie l’ADN de façon sélective [3]. Cette technologie existe depuis plusieurs années et a été testée lors de premières études cliniques sur des patients séropositifs et cancéreux – mais jusqu’ici jamais en lien avec les fibres musculaires.
La nouvelle approche publiée permet d’invalider directement des gènes dans les fibres musculaires, sans devoir d’abord utiliser des cellules souches. Markus Rüegg: «Nous parlons ici de la souris génétiquement modifiée, qui exprime la protéine Cas9 dans les fibres musculaires. Cette protéine est à même de couper des gènes quand, via la reconnaissance moléculaire des virus, on introduit dans les fibres musculaires ce que l’on nomme des ARN-guides. Le gène n’est invalidé que dans les fibres musculaires, de sorte qu’on peut directement regarder dans le muscle comment il se comporte. Au lieu d’avoir à élever des souris pendant un an, six semaines suffisent pour déchiffrer les processus.» En effet, alors qu’il faut environ 100 animaux de laboratoire sur six à douze mois pour identifier un génotype correct, la nouvelle technologie ne requiert que dix souris. Cette approche permet aussi la mise en œuvre pratique du principe des 3R (remplacement, réduction, raffinement) selon lequel en Suisse, les chercheurs sont tenus de limiter au maximum l’expérimentation animale et de proposer des voies alternatives.

Objectif: la recherche fondamentale

La question se pose de savoir si l’approche est aussi applicable à l’être humain. Selon Markus A. Rüegg, le danger serait de toucher aussi d’autres gènes, ce qui pourrait induire des mutations potentielles et notamment des leucémies chez l’enfant. D’autres conditions seraient donc requises pour garantir la sécurité de tels traitements.
La Prof. Dre méd. Andrea Klein, cheffe de l’unité de neuropédiatrie de la Clinique de pédiatrie de l’Hôpital de l’Île à Berne et membre du comité de la Schweizerische Muskelgesellschaft, se réjouit de la possibilité d’étudier en parallèle les fonctions de plusieurs gènes sur un modèle de souris, tout en réduisant au minimum les expérimentations animales. Cela permet d’identifier plus vite la partie réellement décisive des voies de signalisation et la façon dont celles-ci interagissent. «La recherche sur les cellules musculaires est nécessaire, même s’il faudra sans doute encore des années pour pouvoir développer les bons médicaments.»
Enfin, la méthode serait aussi transposable à d’autres domaines de recherche. «En théorie, notre processus pourrait également être utilisé dans le domaine des reins. On pourrait aussi imaginer étudier des maladies dans lesquelles les neurones moteurs, les cellules nerveuses du système nerveux central, meurent, ce qui nous permettrait de mieux connaître l’ensemble de l’axe musculaire», explique le Prof. Rüegg.

Décrypter le processus de vieillissement

On devrait savoir d’ici quelques années si cette nouvelle méthode tient ses promesses. Le fait est que la recherche sur les affections musculaires est extrêmement ardue.
À une époque où les gens vivent de plus en plus vieux, le sujet est d’autant plus crucial qu’on ne sait toujours pas quels mécanismes interviennent dans la perte de la masse musculaire. On sait uniquement qu’un exercice physique régulier peut contribuer à la freiner. Les souris vieillissant elles aussi, il est sans doute utile d’étudier les gènes impliqués dans le processus.
Cette recherche fondamentale sert de base pour la pratique médicale, mais on est encore loin de l’élimination totale de l’expérimentation animale. Markus A. Rüegg présente donc de plus en plus souvent cette nouvelle approche lors de meetings et Andrea Klein complète: «Il est central d’observer précisément les processus et de les comprendre avant de faire des propositions. C’est l’apport principal de cette méthode.» L’innovation est requise, considérant le nombre important d’affections musculaires évolutives pour lesquelles aucun progrès durable n’a été obtenu.
1 https://www.biozentrum.unibas.ch/de/forschung/research-groups/research-groups-a-z/overview/unit/forschungsgruppe-markus-rueegg
2 Thürkauf, M., Lin, S., Oliveri, F. et al. Fast, multiplexable and efficient somatic gene deletions in adult mouse skeletal muscle fibers using AAV-CRISPR/Cas9. Nat Commun 14, 6116 (2023). doi.org/10.1038/s41467-023-41769-7
3 Cette vidéo explique toutes les possibilités que permet actuellement cette technologie. https://www.youtube.com/watch?v=4YKFw2KZA5o