Organisme modèle - Model organism

Drosophila melanogaster , l'un des sujets les plus célèbres pour lesexpériences génétiques
Saccharomyces cerevisiae , l' un desorganismes modèles eucaryotes les plus étudiésen biologie moléculaire et cellulaire

Un organisme modèle (souvent abrégé en modèle ) est une espèce non humaine qui est largement étudiée pour comprendre des phénomènes biologiques particuliers , dans l'espoir que les découvertes faites dans l'organisme modèle donneront un aperçu du fonctionnement d'autres organismes. Les organismes modèles sont largement utilisés pour la recherche sur les maladies humaines lorsque l'expérimentation humaine serait irréalisable ou contraire à l'éthique . Cette stratégie est rendue possible par la descendance commune de tous les organismes vivants, et la conservation des voies métaboliques et développementales et du matériel génétique au cours de l' évolution .

L'étude d'organismes modèles peut être instructive, mais il faut être prudent lors de la généralisation d'un organisme à un autre.

Dans la recherche sur les maladies humaines , les organismes modèles permettent de mieux comprendre le processus de la maladie sans risque supplémentaire de nuire à un humain réel. L'espèce choisie répondra généralement à une équivalence taxonomique déterminée avec l'homme, de manière à réagir à la maladie ou à son traitement d'une manière qui ressemble à la physiologie humaine au besoin. Bien que l'activité biologique dans un organisme modèle ne garantisse pas d'effet chez l'homme, de nombreux médicaments, traitements et remèdes pour les maladies humaines sont développés en partie avec l'aide de modèles animaux. Il existe trois principaux types de modèles de maladies : homologues, isomorphes et prédictifs. Les animaux homologues ont les mêmes causes, symptômes et options de traitement que les humains atteints de la même maladie. Les animaux isomorphes partagent les mêmes symptômes et traitements. Les modèles prédictifs sont similaires à une maladie humaine particulière sous quelques aspects seulement, mais sont utiles pour isoler et faire des prédictions sur les mécanismes d'un ensemble de caractéristiques de la maladie.

Histoire

L'utilisation d'animaux dans la recherche remonte à la Grèce antique , avec Aristote (384-322 avant notre ère) et Érasistrate (304-258 avant notre ère) parmi les premiers à effectuer des expériences sur des animaux vivants. Les découvertes des XVIIIe et XIXe siècles comprenaient l'utilisation par Antoine Lavoisier d'un cobaye dans un calorimètre pour prouver que la respiration était une forme de combustion, et la démonstration de Louis Pasteur de la théorie des germes de la maladie dans les années 1880 en utilisant l' anthrax chez le mouton.

La recherche utilisant des modèles animaux a été au cœur de nombreuses réalisations de la médecine moderne. Il a contribué à la plupart des connaissances de base dans des domaines tels que la physiologie humaine et la biochimie , et a joué un rôle important dans des domaines tels que les neurosciences et les maladies infectieuses . Par exemple, les résultats ont inclus la quasi- éradication de la polio et le développement de la transplantation d'organes , et ont bénéficié à la fois aux humains et aux animaux. De 1910 à 1927, les travaux de Thomas Hunt Morgan sur la mouche des fruits Drosophila melanogaster ont identifié les chromosomes comme vecteur de transmission des gènes. La drosophile est devenue l'un des premiers organismes modèles, et pendant un certain temps le plus largement utilisé, et Eric Kandel a écrit que les découvertes de Morgan « ont aidé à transformer la biologie en une science expérimentale ». D. melanogaster reste l'un des organismes modèles eucaryotes les plus largement utilisés. Au cours de la même période, des études sur la génétique de la souris dans le laboratoire de William Ernest Castle en collaboration avec Abbie Lathrop ont conduit à la génération de la souche de souris consanguine DBA ("dilute, brown and non-agouti") et à la génération systématique d'autres souches consanguines. . La souris a depuis été largement utilisée comme organisme modèle et est associée à de nombreuses découvertes biologiques importantes des 20e et 21e siècles.

À la fin du XIXe siècle, Emil von Behring isola la toxine diphtérique et démontra ses effets chez les cobayes. Il a ensuite développé une antitoxine contre la diphtérie chez les animaux, puis chez les humains, qui a abouti aux méthodes modernes d'immunisation et a largement mis fin à la diphtérie en tant que maladie menaçante. L'antitoxine diphtérique est commémorée de manière célèbre dans la course Iditarod, qui s'inspire de la livraison d'antitoxine dans le sérum de 1925 à Nome . Le succès des études animales dans la production de l'antitoxine diphtérique a également été attribué comme une cause du déclin de l'opposition au début du 20e siècle à la recherche animale aux États-Unis.

Des recherches ultérieures sur des organismes modèles ont conduit à de nouvelles avancées médicales, telles que les recherches de Frederick Banting sur les chiens, qui ont déterminé que les isolats de sécrétion pancréatique pouvaient être utilisés pour traiter les chiens atteints de diabète . Cela a conduit à la découverte de l' insuline en 1922 (avec John Macleod ) et à son utilisation dans le traitement du diabète, qui avait auparavant entraîné la mort. Les recherches de John Cade sur des cobayes ont découvert les propriétés anticonvulsivantes des sels de lithium, qui ont révolutionné le traitement du trouble bipolaire , remplaçant les traitements antérieurs de lobotomie ou d'électroconvulsivothérapie. Les anesthésiques généraux modernes, tels que l' halothane et les composés apparentés, ont également été développés grâce à des études sur des organismes modèles et sont nécessaires pour les opérations chirurgicales modernes et complexes.

Dans les années 1940, Jonas Salk a utilisé des études sur des singes rhésus pour isoler les formes les plus virulentes du virus de la polio , ce qui l'a conduit à créer un vaccin contre la polio . Le vaccin, qui a été rendu public en 1955, a réduit de 15 fois l'incidence de la polio aux États-Unis au cours des cinq années suivantes. Albert Sabin a amélioré le vaccin en transmettant le virus de la polio à des animaux hôtes, y compris des singes ; le vaccin Sabin a été produit pour la consommation de masse en 1963 et avait pratiquement éradiqué la polio aux États-Unis en 1965. Il a été estimé que le développement et la production des vaccins nécessitaient l'utilisation de 100 000 singes rhésus, avec 65 doses de vaccin produites à partir de chaque singe . Sabin a écrit en 1992 : "Sans l'utilisation d'animaux et d'êtres humains, il aurait été impossible d'acquérir les connaissances importantes nécessaires pour prévenir beaucoup de souffrances et de morts prématurées non seulement chez les humains, mais aussi chez les animaux."

Parmi les autres avancées et traitements médicaux du XXe siècle qui reposaient sur des recherches effectuées sur des animaux, citons les techniques de transplantation d'organes , le cœur-poumon artificiel, les antibiotiques et le vaccin contre la coqueluche . Des traitements contre les maladies animales ont également été développés, notamment contre la rage , la fièvre charbonneuse , la morve , le virus de l'immunodéficience féline (FIV), la tuberculose , la fièvre bovine du Texas, la peste porcine classique (choléra du porc), le ver du cœur et d'autres infections parasitaires . L'expérimentation animale continue d'être nécessaire pour la recherche biomédicale et est utilisée dans le but de résoudre des problèmes médicaux tels que la maladie d'Alzheimer, le SIDA, la sclérose en plaques, les lésions de la moelle épinière, de nombreux maux de tête et d'autres conditions dans lesquelles il n'y a pas de système modèle in vitro utile disponible.

Sélection

Les modèles sont ces organismes avec une richesse de données biologiques qui les rendent intéressants à étudier en tant qu'exemples pour d'autres espèces et/ou phénomènes naturels qui sont plus difficiles à étudier directement. La recherche continue sur ces organismes se concentre sur une grande variété de techniques expérimentales et d'objectifs à de nombreux niveaux différents de la biologie - de l' écologie , du comportement et de la biomécanique , jusqu'à l'échelle fonctionnelle minuscule des tissus individuels , des organites et des protéines . Les enquêtes sur l'ADN des organismes sont classées en modèles génétiques (avec des temps de génération courts, tels que la mouche des fruits et le ver nématode ), des modèles expérimentaux et des modèles de parcimonie génomique , étudiant la position pivot dans l'arbre évolutif. Historiquement, les organismes modèles comprennent une poignée d'espèces avec de nombreuses données de recherche génomique, telles que les organismes modèles du NIH.

Souvent, les organismes modèles sont choisis sur la base qu'ils se prêtent à une manipulation expérimentale. Cela comprendra généralement des caractéristiques telles qu'un cycle de vie court , des techniques de manipulation génétique ( souches consanguines , lignées de cellules souches et méthodes de transformation ) et des exigences de vie non spécialisées. Parfois, l'agencement du génome facilite le séquençage du génome d'organisme modèle, par exemple, en étant très compact ou ayant une faible proportion d' ADN indésirable (par exemple levure , arabidopsis , ou pufferfish ).

Lorsque les chercheurs recherchent un organisme à utiliser dans leurs études, ils recherchent plusieurs traits. Parmi ceux-ci figurent la taille, le temps de génération , l'accessibilité, la manipulation, la génétique, la conservation des mécanismes et les avantages économiques potentiels. Alors que la biologie moléculaire comparative est devenue plus courante, certains chercheurs ont recherché des organismes modèles à partir d'un assortiment plus large de lignées sur l' arbre de la vie .

Phylogénie et parenté génétique

La principale raison de l'utilisation d'organismes modèles dans la recherche est le principe de l'évolution selon lequel tous les organismes partagent un certain degré de parenté et de similarité génétique en raison d' une ascendance commune . L'étude des parents humains taxonomiques peut donc fournir de nombreuses informations sur les mécanismes et les maladies du corps humain qui peuvent être utiles en médecine.

Divers arbres phylogénétiques pour les vertébrés ont été construits en utilisant la protéomique comparative , la génétique, la génomique ainsi que les archives géochimiques et fossiles. Ces estimations nous disent que les humains et les chimpanzés ont partagé pour la dernière fois un ancêtre commun il y a environ 6 millions d'années (mya). En tant que nos plus proches parents, les chimpanzés ont beaucoup de potentiel pour nous renseigner sur les mécanismes de la maladie (et quels gènes peuvent être responsables de l'intelligence humaine). Cependant, les chimpanzés sont rarement utilisés dans la recherche et sont protégés des procédures hautement invasives. Les rongeurs sont les modèles animaux les plus courants. Les arbres phylogénétiques estiment que les humains et les rongeurs ont partagé pour la dernière fois un ancêtre commun ~ 80-100mya. Malgré cette séparation lointaine, les humains et les rongeurs ont beaucoup plus de similitudes que de différences. Cela est dû à la stabilité relative de grandes portions du génome, ce qui rend l'utilisation d'animaux vertébrés particulièrement productive.

Les données génomiques sont utilisées pour faire des comparaisons étroites entre les espèces et déterminer la parenté. En tant qu'humains, nous partageons environ 99% de notre génome avec les chimpanzés (98,7% avec les bonobos) et plus de 90% avec la souris. Avec une si grande partie du génome conservée à travers les espèces, il est relativement impressionnant que les différences entre les humains et les souris puissent être expliquées dans environ six mille gènes (sur environ 30 000 au total). Les scientifiques ont pu tirer parti de ces similitudes pour générer des modèles expérimentaux et prédictifs de maladies humaines.

Utilisation

Il existe de nombreux organismes modèles. L'un des premiers systèmes modèles pour la biologie moléculaire était la bactérie Escherichia coli , un constituant commun du système digestif humain. Plusieurs des virus bactériens ( bactériophages ) qui infectent E. coli ont également été très utiles pour l'étude de la structure et de la régulation des gènes (par exemple les phages Lambda et T4 ). Cependant, il est débattu de savoir si les bactériophages doivent être classés comme des organismes, car ils manquent de métabolisme et dépendent des fonctions des cellules hôtes pour la propagation.

Chez les eucaryotes , plusieurs levures, en particulier Saccharomyces cerevisiae (levure de boulanger ou « bourgeonnante »), ont été largement utilisées en génétique et en biologie cellulaire , en grande partie parce qu'elles sont rapides et faciles à cultiver. Le cycle cellulaire chez une levure simple est très similaire au cycle cellulaire chez l' homme et est régulé par des protéines homologues . La mouche des fruits Drosophila melanogaster est étudiée, encore une fois, car elle est facile à cultiver pour un animal, possède divers traits congénitaux visibles et possède un chromosome polytène (géant) dans ses glandes salivaires qui peut être examiné au microscope optique. Le ver rond Caenorhabditis elegans est étudié car il a des schémas de développement très définis impliquant un nombre fixe de cellules, et il peut être rapidement testé pour des anomalies.

Modèles de maladies

Les modèles animaux servant à la recherche peuvent avoir une maladie ou une blessure existante, consanguine ou induite qui est similaire à une condition humaine. Ces conditions d'essai sont souvent qualifiées de modèles animaux de maladie . L'utilisation de modèles animaux permet aux chercheurs d'étudier les états pathologiques d'une manière qui serait inaccessible chez un patient humain, en effectuant des procédures sur l'animal non humain qui impliquent un niveau de préjudice qui ne serait pas considéré comme éthique à infliger à un humain.

Les meilleurs modèles de maladie sont similaires en étiologie (mécanisme de cause) et en phénotype (signes et symptômes) à l'équivalent humain. Cependant, les maladies humaines complexes peuvent souvent être mieux comprises dans un système simplifié dans lequel les différentes parties du processus pathologique sont isolées et examinées. Par exemple, des analogues comportementaux de l' anxiété ou de la douleur chez les animaux de laboratoire peuvent être utilisés pour dépister et tester de nouveaux médicaments pour le traitement de ces affections chez l'homme. Une étude de 2000 a révélé que les modèles animaux concordaient (coïncidaient avec les vrais positifs et les faux négatifs) avec la toxicité humaine dans 71% des cas, avec 63% pour les non-rongeurs seuls et 43% pour les rongeurs seuls.

En 1987, Davidson et al. ont suggéré que la sélection d'un modèle animal pour la recherche soit basée sur neuf considérations. Ceux-ci incluent « 1) la pertinence en tant qu'analogue, 2) la transférabilité de l'information, 3) l'uniformité génétique des organismes, le cas échéant, 4) la connaissance de base des propriétés biologiques, 5) le coût et la disponibilité, 6) la généralisabilité des résultats, 7) la facilité et adaptabilité à la manipulation expérimentale, 8) conséquences écologiques, et 9) implications éthiques."

Les modèles animaux peuvent être classés comme homologues, isomorphes ou prédictifs. Les modèles animaux peuvent également être classés plus largement en quatre catégories : 1) expérimentaux, 2) spontanés, 3) négatifs, 4) orphelins.

Les modèles expérimentaux sont les plus courants. Ceux-ci font référence à des modèles de maladie qui ressemblent à des conditions humaines en termes de phénotype ou de réponse au traitement, mais qui sont induits artificiellement en laboratoire. Voici quelques exemples :

Les modèles spontanés font référence à des maladies analogues aux conditions humaines qui surviennent naturellement chez l'animal étudié. Ces modèles sont rares, mais informatifs. Les modèles négatifs font essentiellement référence à des animaux témoins, utiles pour valider un résultat expérimental. Les modèles orphelins font référence à des maladies pour lesquelles il n'existe pas d'analogue humain et surviennent exclusivement dans les espèces étudiées.

L'augmentation des connaissances sur les génomes des primates non humains et d'autres mammifères génétiquement proches de l'homme permet la production de tissus, d'organes et même d'espèces animales génétiquement modifiés qui expriment des maladies humaines, fournissant un modèle plus robuste des maladies humaines dans un modèle animal.

Les modèles animaux observés dans les sciences de la psychologie et de la sociologie sont souvent appelés modèles animaux de comportement . Il est difficile de construire un modèle animal qui reproduise parfaitement les symptômes de la dépression chez les patients. La dépression, comme d'autres troubles mentaux , est constituée d' endophénotypes qui peuvent être reproduits indépendamment et évalués chez l'animal. Un modèle animal idéal offre une opportunité de comprendre les facteurs moléculaires , génétiques et épigénétiques qui peuvent conduire à la dépression. En utilisant des modèles animaux, les altérations moléculaires sous-jacentes et la relation causale entre les altérations génétiques ou environnementales et la dépression peuvent être examinées, ce qui permettrait de mieux comprendre la pathologie de la dépression. De plus, les modèles animaux de dépression sont indispensables pour identifier de nouvelles thérapies pour la dépression.

Organismes modèles importants

Les organismes modèles sont issus des trois domaines de la vie, ainsi que des virus . L' organisme modèle procaryote le plus largement étudié est Escherichia coli ( E. coli ), qui fait l'objet d'études intensives depuis plus de 60 ans. Il s'agit d'une bactérie intestinale gram-négative courante qui peut être cultivée et cultivée facilement et à moindre coût en laboratoire. C'est l'organisme le plus largement utilisé en génétique moléculaire , et c'est une espèce importante dans les domaines de la biotechnologie et de la microbiologie , où il a servi d' organisme hôte pour la majorité des travaux sur l' ADN recombinant .

Les eucaryotes modèles simples incluent la levure de boulanger ( Saccharomyces cerevisiae ) et la levure de fission ( Schizosaccharomyces pombe ), qui partagent toutes deux de nombreux caractères avec des cellules supérieures, y compris celles des humains. Par exemple, de nombreux gènes de division cellulaire essentiels au développement du cancer ont été découverts dans la levure. Chlamydomonas reinhardtii , une algue verte unicellulaire à la génétique bien étudiée, est utilisée pour étudier la photosynthèse et la motilité . C. reinhardtii possède de nombreux mutants connus et cartographiés et des étiquettes de séquences exprimées, et il existe des méthodes avancées pour la transformation génétique et la sélection de gènes. Dictyostelium discoideum est utilisé en biologie moléculaire et en génétique , et est étudié comme exemple de communication cellulaire , de différenciation et de mort cellulaire programmée .

Souris de laboratoire , largement utilisées dans la recherche médicale

Parmi les invertébrés, la mouche des fruits Drosophila melanogaster est célèbre pour avoir fait l'objet d'expériences génétiques menées par Thomas Hunt Morgan et d'autres. Ils sont facilement élevés en laboratoire, avec des générations rapides, une fécondité élevée , peu de chromosomes et des mutations observables facilement induites. Le nématode Caenorhabditis elegans est utilisé pour comprendre le contrôle génétique du développement et de la physiologie. Il a été proposé pour la première fois comme modèle de développement neuronal par Sydney Brenner en 1963 et a été largement utilisé dans de nombreux contextes différents depuis lors. C. elegans a été le premier organisme multicellulaire dont le génome a été complètement séquencé et, en 2012, le seul organisme à avoir son connectome (schéma de câblage neuronal) complété.

Arabidopsis thaliana est actuellement la plante modèle la plus populaire. Sa petite taille et son temps de génération court facilitent les études génétiques rapides, et de nombreux mutants phénotypiques et biochimiques ont été cartographiés. A. thaliana a été la première plante à avoir son génome séquencé .

Parmi les vertébrés , les cobayes ( Cavia porcellus ) ont été utilisés par Robert Koch et d'autres bactériologistes des premiers temps comme hôte d'infections bactériennes, devenant un synonyme d'« animal de laboratoire », mais sont moins couramment utilisés aujourd'hui. Le vertébré modèle classique est actuellement la souris ( Mus musculus ). De nombreuses souches consanguines existent, ainsi que des lignées sélectionnées pour des traits particuliers, souvent d'intérêt médical, par exemple la taille corporelle, l'obésité, la musculature et le comportement volontaire de course à pied . Le rat ( Rattus norvegicus ) est particulièrement utile comme modèle toxicologique, et comme modèle neurologique et source de cultures cellulaires primaires, en raison de la plus grande taille des organes et des structures sous-organellaires par rapport à la souris, tandis que les œufs et les embryons de Xenopus tropicalis et Xenopus laevis (grenouille à griffes d'Afrique) sont utilisés en biologie du développement, en biologie cellulaire, en toxicologie et en neurosciences. De même, le poisson zèbre ( Danio rerio ) a un corps presque transparent au début du développement, ce qui offre un accès visuel unique à l'anatomie interne de l'animal pendant cette période. Le poisson zèbre est utilisé pour étudier le développement, la toxicologie et la toxicopathologie, la fonction génique spécifique et les rôles des voies de signalisation.

D'autres organismes modèles importants et certaines de leurs utilisations comprennent : le phage T4 (infection virale), Tetrahymena thermophila (processus intracellulaires), le maïs ( transposons ), les hydres ( régénération et morphogenèse ), les chats (neurophysiologie), les poulets (développement), les chiens (respiratoire et les systèmes cardiovasculaires), Nothobranchius furzeri (vieillissement) et les primates non humains tels que le macaque rhésus et le chimpanzé ( hépatite , VIH , maladie de Parkinson , cognition et vaccins ).

Organismes modèles sélectionnés

Les organismes ci-dessous sont devenus des organismes modèles parce qu'ils facilitent l'étude de certains caractères ou en raison de leur accessibilité génétique. Par exemple, E. coli a été l'un des premiers organismes pour lesquels des techniques génétiques telles que la transformation ou la manipulation génétique ont été développées.

Les génomes de toutes les espèces modèles ont été séquencés , y compris leurs génomes mitochondriaux / chloroplastiques . Des bases de données d'organismes modèles existent pour fournir aux chercheurs un portail à partir duquel télécharger des séquences (ADN, ARN ou protéine) ou accéder à des informations fonctionnelles sur des gènes spécifiques, par exemple la localisation subcellulaire du produit du gène ou son rôle physiologique.

Organisme modèle Nom commun Classement informel Utilisation (exemples)
Virus Phi X 174 X174 Virus évolution
Procaryote Escherichia coli E. Coli Bactéries génétique bactérienne, métabolisme
Eucaryote, unicellulaire Dictyostelium discoideum Amibe immunologie, interactions hôte-pathogène
Saccharomyces cerevisiae Levure
de bière Levure de boulanger
Levure division cellulaire, organites, etc.
Schizosaccharomyces pombe Levure de fission Levure cycle cellulaire, cytokinèse, biologie chromosomique, télomères, métabolisme de l'ADN, organisation du cytosquelette, applications industrielles
Chlamydomonas reinhardtii Algues production d'hydrogène
Tetrahymena thermophila , T. pyriformis Cilié éducation, recherche biomédicale
Emiliania huxleyi Plancton température de la mer en surface
Plante Arabidopsis thaliana Cresson de Thalé Plante à fleurs génétique des populations
Physcomitrella patens L'épandage de mousse de terre Mousse agriculture moléculaire
Populus trichocarpa Baume populaire Arbre tolérance à la sécheresse, biosynthèse de la lignine, formation du bois, biologie végétale, morphologie, génétique et écologie
Animal, non vertébré Caenorhabditis elegans Nématode, Ascaris Ver différenciation, développement
Drosophila melanogaster Mouche des fruits Insecte biologie du développement, maladie dégénérative du cerveau humain
Callosobruchus maculatus Charançon du niébé Insecte biologie du développement
Animal, vertébré Danio rerio Poisson zèbre Poisson développement embryonnaire
Fundulus heteroclitus choquemort Poisson effet des hormones sur le comportement
Nothobranchius furzeri Killifish turquoise Poisson vieillissement, maladie, évolution
Oryzias latipes poisson riz japonais Poisson biologie des poissons, détermination du sexe
Anolis carolinensis Caroline anole Reptile biologie des reptiles, évolution
Mus musculus Souris domestique Mammifère modèle de maladie pour l'homme
Gallus gallus La sauvagine rouge Oiseau développement embryologique et organogenèse
Taeniopygia guttata Diamant mandarin Oiseau apprentissage vocal, neurobiologie
Xenopus laevis
Xenopus tropicalis
Grenouille à griffes africaine Grenouille à
griffes de l'Ouest
Amphibie développement embryonnaire

Limites

De nombreux modèles animaux servant de sujets de test dans la recherche biomédicale, tels que les rats et les souris, peuvent être sélectivement sédentaires , obèses et intolérants au glucose . Cela peut confondre leur utilisation pour modéliser les processus métaboliques humains et les maladies, car ceux-ci peuvent être affectés par l'apport énergétique alimentaire et l' exercice . De même, il existe des différences entre les systèmes immunitaires des organismes modèles et des humains qui conduisent à des réponses significativement modifiées aux stimuli, bien que les principes sous-jacents de la fonction du génome puissent être les mêmes. Les environnements appauvris à l'intérieur des cages de laboratoire standard privent les animaux de recherche des défis mentaux et physiques nécessaires à un développement émotionnel sain. Sans variété au jour le jour, sans risques et récompenses, et sans environnements complexes, certains ont fait valoir que les modèles animaux sont des modèles non pertinents de l'expérience humaine.

Les souris diffèrent des humains par plusieurs propriétés immunitaires : les souris sont plus résistantes à certaines toxines que les humains ; avoir une fraction totale des neutrophiles dans le sang , une capacité enzymatique des neutrophiles plus faible , une activité plus faible du système du complément et un ensemble différent de pentraxines impliquées dans le processus inflammatoire ; et manquent de gènes pour des composants importants du système immunitaire, tels que IL-8 , IL-37 , TLR10 , ICAM-3 , etc. Les souris de laboratoire élevées dans des conditions exemptes de pathogènes spécifiques (SPF) ont généralement un système immunitaire plutôt immature avec un déficit de cellules T mémoire . Ces souris peuvent avoir une diversité limitée du microbiote , ce qui affecte directement le système immunitaire et le développement de conditions pathologiques. De plus, les infections virales persistantes (par exemple, les virus de l'herpès ) sont activées chez l'homme, mais pas chez les souris SPF , avec des complications septiques et peuvent modifier la résistance aux co-infections bactériennes . Les souris « sales » sont peut-être mieux adaptées pour mimer les pathologies humaines. De plus, des souches de souris consanguines sont utilisées dans l'écrasante majorité des études, alors que la population humaine est hétérogène, ce qui souligne l'importance des études sur les souris hybrides intersouches , non consanguines et non linéaires.

Biais involontaire

Certaines études suggèrent que des données publiées inadéquates dans les tests sur les animaux peuvent entraîner des recherches non reproductibles, avec des détails manquants sur la façon dont les expériences sont effectuées omis dans les articles publiés ou des différences dans les tests qui peuvent introduire des biais. Des exemples de biais cachés incluent une étude de 2014 de l'Université McGill à Montréal, au Canada, qui suggère que les souris manipulées par des hommes plutôt que par des femmes présentaient des niveaux de stress plus élevés. Une autre étude en 2016 a suggéré que les microbiomes intestinaux chez la souris pourraient avoir un impact sur la recherche scientifique.

Alternatives

Les préoccupations éthiques, ainsi que le coût, l'entretien et l'inefficacité relative de la recherche animale ont encouragé le développement de méthodes alternatives pour l'étude des maladies. La culture cellulaire, ou les études in vitro , offrent une alternative qui préserve la physiologie de la cellule vivante, mais ne nécessite pas le sacrifice d'un animal pour les études mécanistiques. Les cellules souches pluripotentes inductibles humaines peuvent également élucider de nouveaux mécanismes pour comprendre le cancer et la régénération cellulaire. Les études d'imagerie (telles que l'IRM ou la TEP) permettent une étude non invasive de sujets humains. Les progrès récents de la génétique et de la génomique peuvent identifier les gènes associés à la maladie, qui peuvent être ciblés pour des thérapies.

De nombreux chercheurs biomédicaux soutiennent qu'il n'y a pas de substitut à un organisme vivant lors de l'étude d'interactions complexes dans la pathologie ou les traitements d'une maladie.

Éthique

Le débat sur l'utilisation éthique des animaux dans la recherche remonte au moins à 1822, lorsque le Parlement britannique, sous la pression d'intellectuels britanniques et indiens, a promulgué la première loi pour la protection des animaux empêchant la cruauté envers le bétail. Cela a été suivi par la loi sur la cruauté envers les animaux de 1835 et 1849, qui criminalisait les mauvais traitements, la conduite excessive et la torture des animaux. En 1876, sous la pression de la National Anti-Vivisection Society , la Cruelty to Animals Act a été modifiée pour inclure des règlements régissant l'utilisation des animaux dans la recherche. Cette nouvelle loi stipulait que 1) les expériences doivent être prouvées absolument nécessaires pour l'instruction, ou pour sauver ou prolonger la vie humaine ; 2) les animaux doivent être correctement anesthésiés ; et 3) les animaux doivent être tués dès la fin de l'expérience. Aujourd'hui, ces trois principes sont au cœur des lois et des directives régissant l'utilisation des animaux et la recherche. Aux États-Unis, l'Animal Welfare Act de 1970 (voir aussi Laboratory Animal Welfare Act ) établit des normes pour l'utilisation et les soins des animaux dans le cadre de la recherche. Cette loi est appliquée par le programme Animal Care de l'APHIS.

Dans les milieux universitaires où le financement du NIH est utilisé pour la recherche animale, les institutions sont régies par le NIH Office of Laboratory Animal Welfare (OLAW). Sur chaque site, les directives et les normes de l'OLAW sont soutenues par un comité d'examen local appelé le Comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux (IACUC). Toutes les expériences de laboratoire impliquant des animaux vivants sont examinées et approuvées par ce comité. En plus de prouver le potentiel d'avantages pour la santé humaine, la minimisation de la douleur et de la détresse et l'euthanasie opportune et humaine, les expérimentateurs doivent justifier leurs protocoles sur la base des principes de remplacement, de réduction et de raffinement.

Le « remplacement » fait référence aux efforts visant à engager des alternatives à l'utilisation des animaux. Cela comprend l'utilisation de modèles informatiques, de tissus et de cellules non vivants, et le remplacement des animaux « d'ordre supérieur » (primates et mammifères) par des animaux d'ordre « inférieur » (par exemple, animaux à sang froid, invertébrés, bactéries) dans la mesure du possible.

« Réduction » fait référence aux efforts visant à minimiser le nombre d'animaux utilisés au cours d'une expérience, ainsi qu'à la prévention de la réplication inutile des expériences précédentes. Pour satisfaire cette exigence, des calculs mathématiques de puissance statistique sont utilisés pour déterminer le nombre minimum d'animaux pouvant être utilisé pour obtenir un résultat expérimental statistiquement significatif.

« Raffinement » fait référence aux efforts visant à rendre la conception expérimentale aussi indolore et efficace que possible afin de minimiser la souffrance de chaque sujet animal.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes