Les types de recherches

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Métabolisme et physiologie

Les recherches en métabolisme et physiologie comprennent les études sur le système cardiovasculaire et le fonctionnement d’autres organes, comme le foie, le pancréas et les reins. L’animal est utilisé pour modéliser des maladies comme l’athérosclérose et le diabète ainsi bien que les accidents de thrombose et ischémie ; le rôle du microbiote est également étudié. Les cellules et tissus qui composent les organes sont caractérisés d’un point de vue moléculaire et des approches thérapeutiques sont évaluées. La souris et le rat sont les espèces les plus utilisées pour ces études, mais certains projets visant à comprendre la physiologie des poumons et l’efficacité de nouvelles interventions se font sur le lapin ou le porc. Le poisson-zèbre est également utilisé dans le cadre d’expérience visant à comprendre les maladies cardiovasculaires.

  • 17.6% des animaux utilisés en 2020
  • Espèces utilisées: souris, rat, lapin, porc, poisson-zèbre

Ekaterine Berishvili dirige le laboratoire de thérapie cellulaire au Département de chirurgie de la Faculté de médecine. Elle s’intéresse à la bio-ingénierie et à la régénération d'organes et tissus, appliquées en particulier au traitement du diabète juvénile. Elle est membre du « Centre facultaire du diabète », un réseau des groupes de recherche travaillant sur cette thématique à la Faculté de médecine.

L’équipe de la Dre Berishvili a recours à l’expérimentation animale pour tester l’efficacité d’organoïdes et constructions cellulaires capables de produire de l’insuline et donc potentiellement capables de remplacer les cellules non-fonctionnelles du pancréas chez les patient-es diabétiques. Les « pancréas bioartificiels » sont d’abord mis au point in vitro, ensuite testés chez la souris ou dans une moindre mesure chez le rat. Dans le but de remplacer chez l’homme la transplantation de pancréas par l’injection de ces « pancréas bio-artificiels », différents sites propices à accueillir les organoïdes sont testés chez l’animal. La composition de ceux-ci est également étudiée afin de réduire le risque de rejet ou de non-fonctionnement après transplantation. Le potentiel translationnel des résultats de ces recherches est testé avec des cellules dérivées de patient-es et injectées chez la souris.

Le but ultime de ces recherches est de perfectionner la greffe d'îlots pancréatiques grâce à la transplantation de pancréas bio-artificiel. Ceci permettra d’offrir une thérapie cellulaire du diabète juvénile peu invasive et de faible morbidité, qui sera accessible au plus grand nombre en palliant le manque de donneurs d’organes et en évitant le recours au traitement immunosuppresseur à vie.

Ces recherches s’intègrent dans la collaboration entre les HUG et les hôpitaux de Grenoble, Lyon, Strasbourg, Montpellier et Besançon qui se sont regroupés en 1999 sous l’égide du consortium GRAGIL (Groupe Rhin, Rhône-Alpes et Genève pour la transplantation d'Ilots de Langerhans).

21.01.2022

Perrine Castets est professeure au Département Physiologie Cellulaire et Métabolisme de la Faculté de médecine. Son groupe de recherche s’intéresse au fonctionnement des muscles squelettiques et aux conditions pathologiques associées à un dysfonctionnement des muscles.

En particulier, plusieurs études se concentrent sur les synapses assurant la transmission d’information des neurones aux muscles (les jonctions neuromusculaires, ou JNM). L’équipe de la Prof. Castets a recours à l’expérimentation animale afin d’identifier les acteurs moléculaires impliqués dans le maintien des JNM, en fonction de l’activité neuronale. La souris est utilisée pour analyser la réponse des muscles en cas de lésion neuronale, afin de mieux comprendre les mécanismes moléculaires conduisant au déclin musculaire dans des contextes neurodégénératifs, tels que le vieillissement.

En parallèle, le groupe s’intéresse aux mécanismes pathologiques conduisant aux myopathies. En particulier, l’équipe a développé un nouveau modèle murin pour une myopathie liée à l’autophagie, qui correspond au premier modèle animal pour cette pathologie. Cette myopathie se caractérise par une atrophie et une faiblesse musculaire, qui limitent l’acquisition de la marche chez l’enfant (cas sévère) et handicapent les adultes dans leur vie quotidienne (déplacement, autonomie). Avant de développer un modèle murin, des études ont été menées sur des cellules musculaires en culture, afin d’obtenir des informations préliminaires. Ces études restent cependant insuffisantes pour comprendre la complexité de la pathologie et mettre au point des stratégies thérapeutiques. L’analyse de ce nouveau modèle animal permettra d’obtenir des données essentielles sur les mécanismes moléculaires conduisant à l’atteinte musculaire chez les patient-es, et ainsi d’identifier des cibles thérapeutiques pour limiter la progression de la maladie.

21.01.2022

Walid Habre est Professeur au Département d'anesthésiologie, de pharmacologie, soins intensifs et urgences aux HUG et il est également responsable de l’Unité d’investigations anesthésiologiques. Spécialiste en anesthésiologie pédiatrique, il dirige ainsi un groupe de recherche dans ce domaine, en parallèle à ses activités de clinicien.

Ses recherches portent principalement sur la prise en charge des enfants avec une hyperréactivité bronchique. Cette hyperréactivité bronchique est la conséquence d’une inflammation chronique des voies aériennes telle qu’elle existe dans la maladie asthmatique, les bronchites chroniques, la bronchopneumopathie chronique obstructive et le syndrome de détresse respiratoire aigüe (ARDS, comme observé actuellement avec le COVID). La présence de ce trouble présente un défi lors de la prise en charge anesthésiologique des patient-es, car les anesthésiques et les modes ventilatoires utilisés peuvent induire ou aggraver des lésions pulmonaires. Le groupe du Prof. Habre cherche à comprendre les mécanismes de ces différentes pathologies respiratoires, ainsi qu’à développer des stratégies de prise en charge anesthésique et de ventilation mécanique chez les patient-es concerné-es.

A cette fin, et en parallèle de ses recherches cliniques, le Prof. Habre a également recours à la recherche translationnelle avec le modèle animal. En effet, les nouvelles modalités anesthésiques et stratégies ventilatoires doivent être mises au point et testées sur des animaux avant de pouvoir être implémentées en clinique. L’équipe du Prof. Habre travaille principalement avec les lapins et les porcs, qui sont de très bons modèles pour les maladies pulmonaires de par leur taille et leur physiologie pulmonaire, qui s’apparentent grandement à la réalité clinique chez l’enfant et l’adulte.

Ainsi, le groupe du Prof. Habre a pu développer plusieurs modèles expérimentaux d’hyperréactivité pulmonaire chez le lapin, mimant les pathologies observées chez l’homme, ce qui permet désormais l’investigation des mécanismes pathophysiologiques impliqués dans ce trouble, ainsi que de l’action de différentes agents anesthésique ou modes ventilatoires dans ce contexte. Ces travaux ont permis notamment de développer un nouveau mode ventilatoire qui est protecteur vis-à-vis du poumon des patient-es souffrant de plusieurs pathologies pulmonaires avec hyperréactivité bronchique. Ce mode ventilatoire va être à présent implémenter en pratique clinique.

21.01.2022

La professeure Brenda Kwak est directrice du Département de pathologie et d’immunologie de la Faculté de médecine et dirige un groupe de recherche dans le domaine des maladies cardiovasculaires. Plus particulièrement, son laboratoire cherche à comprendre le rôle des connexines et des pannexines, dans le développement de l’athérosclérose, la première cause de mortalité dans les pays développés.

Les connexines et les pannexines forment des petits canaux permettant d’échanger directement entre les cellules (connexines) ou indirectement en relâchant des signaux dans l’environnement (pannexines) afin de synchroniser une réponse dans l’ensemble d’un tissu. L’athérosclérose, et les troubles cardiovasculaires qui en découlent, est le résultat d’interactions complexes entre les systèmes cardiovasculaires, métaboliques et immunitaires. L’utilisation du modèle animal reste indispensable pour en comprendre les mécanismes ou pour chercher de nouveaux traitements.

Ainsi, l’équipe de la Prof. Kwak a pu observer, grâce à l’utilisation de souris génétiquement modifiées pour différentes connexines, que certaines connexines avaient un rôle protecteur contre l’athérosclérose, tandis que d’autres aggravaient au contraire la maladie. Grâce à ces modèles animaux, un lien entre des perturbations immunitaires et métaboliques a également été observé pour la Pannexine1, ce qui implique un rôle régulateur très important.

Ces résultats ont notamment permis l’élaboration de nouveaux traitements potentiels à base d’anticorps ciblant ces connexines et la Pannexine1, dans le but de protéger l’organisme contre des dommages tels que l’athérosclérose, l’infarctus ou l’ischémie cardiaque. Ces traitements sont d’abord testés in vitro et ex vivo, puis finalement in vivo sur des souris en cas de succès des premières étapes.

21.01.2022

Mirko Trajkovski est professeur au Département de physiologie cellulaire et métabolisme de la Faculté de médecine et dirige le laboratoire des maladies métaboliques. Ce groupe de recherche s’intéresse aux mécanismes moléculaires à l’origine des maladies métaboliques, telles que l’obésité ou la résistance à l’insuline. Plus spécifiquement, il étudie le rôle du tissu adipeux brun, mais aussi du microbiote intestinal dans ces maladies, dans le but de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques.

Le tissu adipeux brun a pour principale fonction de brûler des lipides afin de produire de l’énergie et de la chaleur ; ce processus est activé par exemple lors d’une exposition au froid ou par une restriction calorique et possède donc un fort potentiel thérapeutique. En parallèle, le microbiote intestinal est également un régulateur important du métabolisme énergétique et contribue à l’activation du tissu adipeux brun. En effet, le groupe du Prof. Trajkovski a pu observer, grâce à l'utilisation de la souris, que la modification du microbiote provoquait l'activation du tissu adipeux brun. Ils cherchent désormais à comprendre quels sont les mécanismes à l’origine de cette activation, afin de comprendre le lien entre microbiote et activation du tissus adipeux brun, ainsi que l’influence des facteurs extérieurs (froid, diète…) sur celui-ci.
Pour ceci, le laboratoire Prof. Trajkovski utilise une combinaison de différentes méthodes, telles que des systèmes in vitro, des cohortes de patient-es, mais aussi des modèles animaux. Ceux-ci sont en effet nécessaire pour modéliser la complexité des voies métaboliques impliquées dans l’activation du tissus adipeux brun et dans l’action du microbiote. Par exemple, des lignées de souris génétiquement modifiées pour différents acteurs métaboliques permettent de comprendre le rôle de ceux-ci. De même, il est possible de modifier ou de supprimer le microbiote des souris afin d’étudier l’impact de ces modifications sur le métabolisme. Grâce également à l'utilisation de souris en combinaison avec l'analyse des métadonnées humaines, le Prof. Trajkovski a découvert que des températures légèrement plus élevées empêchent la détérioration des os causée par l'ostéoporose, un effet médié par le microbiote intestinal.

Ces découvertes ont une applicabilité thérapeutique large et immédiate. Ces recherches permettent donc de recueillir des informations indispensables à la compréhension des mécanismes métaboliques et ouvrent la voie à la manipulation du microbiote ou du tissu adipeux comme objectif thérapeutique dans la lutte contre l’obésité et d’autres troubles du métabolisme.

21.01.2022