II Spécifications de qualité microbiologique
Les animaux gnotobiotiques, qu’ils soient axéniques (c’est-à-dire , sans germes) ou associés à un microbiome défini composé de quelques bactéries non pathogènes, ne représentent qu’une petite fraction des animaux utilisés en recherche ; cependant, leur utilisation est susceptible d’augmenter avec le développement de la recherche sur les influences profondes et les effets divers du microbiome sur la santé humaine et les réponses expérimentales des modèles de recherche (Bech-Nielsen et al., 2012 ; Friswell et al., 2010 ; Grada et Weinbrecht, 2013). Comme nous l’avons déjà mentionné, la plupart des animaux de laboratoire sont désignés par le sigle SPF pour indiquer qu’il a été démontré par HM qu’ils sont exempts d’agents pathogènes figurant sur une liste d’exclusion.
Les listes d’exclusion pour les rongeurs, les lapins et d’autres espèces courantes d’animaux de laboratoire ont été substantiellement harmonisées dans l’ensemble du monde développé grâce aux efforts des organisations de science des animaux de laboratoire (Guillen, 2012 ; Nicklas, 2008 ; Nicklas et al., 2002), et à la mondialisation de la recherche biomédicale. En outre, la concurrence pour les clients encourage les fournisseurs à proposer des animaux SPF exempts d’agents pathogènes nouvellement découverts et les laboratoires de diagnostic à développer des tests pour ces agents pathogènes (Shek, 2000). Les listes d’exclusion pour les souris et les rats SPF sont plus étendues que celles des lapins et des autres espèces d’animaux de laboratoire courantes, et ce pour plusieurs raisons. Tout d’abord, comme les souris et les rats représentent la grande majorité des animaux utilisés dans la recherche, il est logique que l’on en sache plus sur leurs agents pathogènes indigènes que sur ceux d’autres espèces d’animaux de laboratoire moins utilisées. La diversité des souches de rongeurs consanguines et des souches mutantes immunodéficientes naturelles et génétiquement modifiées, très sensibles aux maladies infectieuses (Compton et al, 2003 ; Franklin, 2006), associée à des méthodes d’immunodosage sensibles (Smith, 1986b) et aux progrès de la génétique moléculaire (Compton et Riley, 2001), a contribué à la découverte et à la caractérisation d’agents pathogènes pour les rongeurs (Fox et al., 1994 ; Ward et al., 1994a) qui sont à l’origine d’infections omniprésentes et inapparentes de colonies de rongeurs de laboratoire (Hsu et al., 2006 ; Shames et al., 1995). En outre, la prédominance des modèles de recherche sur les rongeurs murins a fortement incité les laboratoires de diagnostic et les fournisseurs à mettre au point et à proposer des tests sérologiques et PCR spécifiques pour les pathogènes viraux et autres pathogènes microbiens fastidieux – qui ne peuvent être détectés par examen microscopique direct ou par isolement culturel – peu après leur découverte. En revanche, les vendeurs commerciaux et les laboratoires de diagnostic ont été peu sollicités par les communautés de recherche et de médecine animale de laboratoire pour fournir des tests sérologiques et PCR de routine pour les virus du lapin reconnus il y a plusieurs décennies, tels que le parvovirus lapin (Matsunaga et Matsuno, 1983) (dont le séquençage a récemment montré qu’il s’agissait d’un bocavirus (communication personnelle, K Henderson)), le coronavirus entérique du lapin (Deeb et al, 1993 ; Descoteaux et Lussier, 1990 ; Descoteaux et al., 1985), et l’herpèsvirus léporide 2 (Matsunaga et Yamazaki, 1976). Enfin, la redérivation par hystérectomie ou transfert d’embryon (TE) pour éliminer tous les pathogènes exogènes est la pratique standard pour les souris et les rats SPF, mais pas pour les autres espèces.
Les listes d’exclusion SPF pour les souris et les rats ont inclus tous les virus exogènes connus, quelle que soit leur virulence, car en tant que parasites intracellulaires obligatoires, les virus sont intrinsèquement invasifs ; en outre, il a été démontré que même les infections virales non cytopathiques modifient le métabolisme des cellules hôtes (Oldstone et al, 1982). L’adhésion stricte au dogme de l’exclusion de tous les virus exogènes des souris et des rats SPF est cependant devenue impraticable dans de nombreuses institutions de recherche où les infections asymptomatiques par le MNV, principalement chez les souris génétiquement modifiées, sont considérées comme trop répandues pour être éliminées. Des techniques de génétique moléculaire de pointe ont récemment permis de découvrir un astrovirus murin (Farkas et al., 2012), probablement plus commun chez les souris que le MNV, et trouveront certainement d’autres virus prévalents qui ont jusqu’à présent échappé à la détection parce que, comme le MPV, le MNV et l’astrovirus murin, ils sont fortement adaptés à l’hôte et, dans l’ensemble, apathogènes même pour les hôtes immunodéficients. Comme indiqué, les listes d’exclusion virale pour les lapins et d’autres espèces d’animaux de laboratoire sont moins complètes que pour les rongeurs murins.
Les ectoparasites, les helminthes, les protozoaires pathogènes, les bactéries et les champignons font partie des listes d’exclusion de toutes les espèces animales SPF. Les bactéries et champignons pathogènes exclus pour les animaux SPF se distinguent principalement des organismes commensaux et autochtones (c’est-à-dire indigènes) par leur capacité à franchir les barrières anatomiques et biochimiques pour s’établir dans des niches dépourvues d’autres micro-organismes, comme les voies respiratoires inférieures et urogénitales, les organes internes et de manière intracellulaire (Casadevall et Pirofski, 2000 ; Council, 2009 ; Merrell et Falkow, 2004). La pathogénicité n’est pas nécessairement une caractéristique immuable de l’espèce microbienne car des microbes normalement commensaux comme Escherichia coli ont été transformés en pathogènes par l’acquisition de gènes de virulence transférés à partir d’autres bactéries dans des éléments génétiques mobiles comme les plasmides, les phages et les transposons (Dobrindt et al., 2004).
Les microbes sont classés comme pathogènes primaires s’ils peuvent causer des maladies chez des hôtes immunocompétents. Les exemples incluent Salmonella, Mycoplasma pulmonis, Helicobacter hepaticus, et Clostridium piliforme (l’étiologie de la maladie de Tyzzer). Les pathogènes opportunistes tels que Pseudomonas aeruginosa, les streptocoques β-hémolytiques, Staphylococcus aureus et les champignons Pneumocystis provoquent des maladies principalement chez les hôtes immunodéprimés, qu’ils soient (1) immunodéprimés par irradiation ou chimiothérapie (Bosma et al., 1983 ; Cryz et al., 1983 ; Flynn, 1963 ; Homberger et al, 1993 ; Rosen et Berk, 1977 ; Waggie et al., 1988 ; Walzer et al., 1989 ; Weir et al., 1986 ; Weisbroth et al., 1999) ou (2) immunodéficients par nature, comme les souris nude athymiques et les souris SCID (severe combined immunodeficient) (Bosma et al., 1983 ; Clifford et al., 1995 ; Dole et al., 2013b ; Henderson et al., 2012 ; Pantelouris, 1968 ; Ward et al., 1996). Pour la plupart, seuls les pathogènes microbiens primaires sont inclus dans les listes d’exclusion des FPS pour les animaux immunocompétents. Les opportunistes sont ajoutés, principalement par des vendeurs commerciaux, aux listes pour les lignées immunodéficientes et mutantes génétiquement modifiées. Comme il n’est pas rare que des opportunistes tels que S. aureus provoquent des maladies chez des souches de rongeurs immunocompétentes standard (c’est-à-dire non modifiées génétiquement) (Besch-Williford et Franklin, 2007), qui sont souvent utilisées dans les programmes de redérivation et d’élevage de lignées modifiées génétiquement, la demande de souches de rongeurs immunocompétentes standard et de stocks exempts d’agents pathogènes opportunistes et primaires a augmenté. Ce sous-ensemble d’animaux SPF a été appelé SOPF pour specific opportunistic pathogen-free.
En résumé, les agents infectieux figurant sur les listes d’exclusions SPF sont déterminés par des critères généraux et spécifiques à chaque institution. En général, les listes d’exclusion SPF des souris et des rats sont plus complètes que celles des espèces animales moins populaires parce qu’un plus grand nombre d’agents pathogènes viraux murins indigènes et microbiens adaptés à l’hôte ont été identifiés et étudiés ; les tests sérologiques et PCR sont disponibles pour les agents pathogènes murins peu après leur découverte ; et la redérivation pour éliminer tous les agents pathogènes exogènes des populations de souris et de rats SPF est une pratique standard. Les listes d’exclusion SPF de toutes les espèces contiennent généralement des ectoparasites, des endoparasites et des microbes classés comme agents pathogènes primaires ainsi que des virus ; les fournisseurs ajoutent souvent des agents pathogènes opportunistes pour les modèles murins immunodéficients et mutants génétiquement modifiés.
Le respect des normes SPF consensuelles peut être problématique dans une institution si la prévalence de l’infection est élevée ou si les systèmes et les pratiques de barrière sont inadéquats pour empêcher les infections adventices de se reproduire et de se propager. De nombreuses institutions académiques à forte intensité de recherche ont décidé que les avantages de l’élimination des infections prévalentes avec des agents récemment reconnus comme le MNV et Helicobacter, qui produisent rarement des maladies et/ou sont endémiques dans leurs colonies de recherche depuis de nombreuses années, sont plus importants que la perturbation de la recherche et les coûts de cette élimination. Cependant, l’élimination (et l’exclusion) des agents pathogènes prévalents et la conformité aux normes SPF consensuelles réduisent le risque qu’un agent pathogène infecte d’autres colonies et interfère avec la recherche, et simplifie l’échange de modèles animaux et les études collaboratives avec d’autres chercheurs et institutions.