Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 21/08/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-292415)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’intérêt d’un poumon artificiel portatif est de permettre à des patients inscrits sur liste de transplantation pulmonaire de pouvoir attendre la transplantation dans les meilleures conditions en leur permettant de marcher, de s’asseoir, de bouger, de faire des exercices donc de préparer au mieux leur transplantation alors que leur organe ne fonctionne plus. La machine comporte une canule innovante insérée dans une grosse veine du corps permettant d’extraire le sang désoxygéné, de le faire passer dans un circuit miniaturisé comportant un moteur et un oxygénateur puis de réinjecter le sang oxygéné au niveau de l’oreillette gauche. Il s’agit d’ajouter un 3e poumon, totalement artificiel, lui permettant d’assumer les fonctions d’oxygénation, de décarboxylation et permettant au cœur droit de fonctionner normalement.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les bénéfices attendus du projet sont : A court terme, valider les résultats obtenus sur banc d’essai et sur la simulation du cœur imprimé 3D et obtenir des résultats préliminaires venant compléter le dossier pour le comité de protection de la personne humaine en vue d’une étude clinique chez l’homme (phase 1). A moyen terme, permettre aux patients en attente de transplantation pulmonaire, sous assistance cardio-respiratoire externe, de bénéficier d’une thérapeutique moins invasive avec la canule double flux développée dans ce projet. En effet, cette canule ne nécessite qu’un unique abord vasculaire haut, ce qui diminue le risque de complications vasculaires et offre plus de mobilité aux patients, leur permettant de s’installer en position assise. Ainsi, le déconditionnement des patients sera limité, et leur forme physique et psychologique sera meilleure que sous assistance cardio-respiratoire classique. Cela devrait mener à de meilleurs résultats post-transplantation. À long terme, la canule développée sera associée aux autres dispositifs du poumon artificiel portatif de ce programme : un moteur miniaturisé et un oxygénateur durable. La portabilité du dispositif permettra aux patients de se mobiliser (marche, soins de kinésithérapie notamment), et sa durabilité permettra aux équipes soignantes d’avoir plus de temps pour trouver un greffon.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux des procédures aigues (25 animaux maximum et 21 minimum) seront soumis à une seule intervention sous anesthésie générale balancée sans réveil (6 heures). Les animaux de la procédure chronique (10 animaux maximum et 6 minimum) auront, sous anesthésie générale balancée, une interventionde mise en place de la canule double flux (3h). Ces animaux auront, après leur réveil, une restriction de mouvement car ils seront installés dans un trolley-hamac afin d’empécher tout arrachement du dispositif (durée 28jours).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Pour les procédures aigues : s’agissant de procédures expérimentales réalisées sous anesthésie générale balancée sans réveil, aucun effet indésirable ni nuisances ne sont attendus pour l’animal qui sera euthanasié en fin de procédure ou en cas d’échec de l’anesthésie. Pour la procédure chronique, les effets indésirables prévus sont:(1) douleur légère provoquée par la procédure d’insertion de la canule (perforation de la peau); (2) altération possible de l’état général : perte de poids, déshydratation, infection du site de ponction, défaillance multiorgane; (3) stress induit par la restriction de mouvement et les manipulations quotidiennes. Ces nuisances seront réduites au maximum grâce à la réalisation des procédures sous anesthésie générale balancée (hypnose et analgésie) et l’utilisation de mesures de raffinement appropriées.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Pour l’ensemble des procédures nous devons récupérer plusieurs organes (coeur, poumon, foie, reins) des animaux pour évaluer l’impact de la mise en place de la canule et les effets du dispositif de perfusion.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Des tests sur banc d’essai et coeur imprimés 3D ont permis d’éviter le recours à l’utilisation d’animaux pendant la phase de prototypage de la canule. Le recours à des animaux vivant, de taille compatible avec l’implantation et le retrait de la canule, est indispensable afin de s’assurer de la faisabilité de cette procédure sans avoir d’impact négatif sur la fonction cardiaque. De plus les essais de performance à cours et moyens terme ne sont réalisable que sur des animaux vivants.
2. Réduction
Afin d’optimiser la méthodologie, l’équipe de recherche adoptent des méthodes statistiques avancées qui permettent d’obtenir des résultats robustes tout en réduisant considérablement la taille des échantillons nécessaires. L’utilisation de plans factoriels représente une approche particulièrement efficace pour maximiser la quantité d’informations recueillies à partir de chaque animal utilisé dans l’expérimentation. Le partage des données entre laboratoires constitue une stratégie essentielle pour éviter la duplication inutile d’expériences coûteuses en temps et en ressources. Nos protocoles intègrent une surveillance accrue des animaux avec des réévaluations fréquentes qui permettent d’interrompre une expérience dès que les résultats deviennent statistiquement concluants. Cette approche adaptative évite de prolonger inutilement les études lorsque les objectifs scientifiques ont été atteints plus rapidement que prévu.
3. Raffinement
Anesthésie et analgésie adaptées : Protocole anesthésique optimisé pour éviter toute souffrance durant l’assistance cardio-respiratoire externe. Analgésie post-opératoire efficace en cas de réveil des animaux pour d’autres évaluations. Amélioration des techniques chirurgicales : Utilisation de techniques mini-invasives pour la mise en place des canules d’assisatnce cardio-respiratoire externe afin de limiter les traumatismes. Surveillance continue pour ajuster rapidement les paramètres et éviter les complications. Enrichissement et soins post-opératoires : Amélioration des conditions d’hébergement pour limiter le stress des animaux (réduction de l’isolement, environnement adapté). Équipe dédiée pour surveiller l’état de santé et ajuster les soins en fonction des besoins individuels. Critères d’arrêt et d’euthanasie : Définition de critères précis pour éviter toute souffrance inutile (signes de détresse, défaillance multi-organique irréversible). Euthanasie réalisée dans le respect des protocoles éthiques pour éviter toute douleur.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le porc présente une anatomie et une physiologie du système cardio-respiratoire similaire: débits cardiaques et résistances vasculaires proches de ceux de l’humain, réponse physiologique comparable aux situations d’hypoxie et de choc cardiogénique, taille et masse corporelle adaptées, réponse inflammatoire proche. L’anatomie cardiovasculaire est adaptée à la mise en place de l’assistance cardio-respiratoire externe permettant de tester les techniques de canulation sans nécessiter d’adaptations majeures. La structure pulmonaire est comparable, les échanges gazeux et les réponses à l’oxygénation mécanique sont similaires à ceux observés chez l’homme. Les porcs de 40-100 kg ont des dimensions proches de celles des patients adultes. Cela permet l’utilisation de cannules de l’assistance cardio-respiratoire externe standardisées pour l’humain, ce qui facilite la transposabilité des résultats. Pour une question de stabulation, nous utiliserons des animaux de 60kg.