Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 2023-03-03 00:00:00
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-133407)
26 moutons vont être utilisés, opérés sous anesthésie et tués avant tout réveil, dans des procédures classées sans réveil. Chaque agneau est intubé, équipé de plusieurs cathéters, reçoit une lésion pulmonaire provoquée par un lavage ou une endotoxine bactérienne, puis un dispositif de compression du thorax pendant une imagerie, avant d’être tué par injection de pentobarbital pour prélever ses poumons. L’étude cherche à reproduire les bénéfices du décubitus ventral chez les patients en réanimation, dans le prolongement de la pandémie de Covid-19. Le porteur affirme qu’un « modèle grand mammifère » est « indispensable » pour se rapprocher de l’anatomie humaine.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La pandémie de COVID-19 a mis en lumière les contraintes physiopathologiques, techniques et logistiques associées à la prise en charge de patients présentant une détresse respiratoire aiguë. Qu’il soit d’origine infectieuse ou non, le syndrome de détresse respiratoire aigue (SDRA) nécessite, dans la majorité des cas, la mise en œuvre d’une suppléance de la fonction respiratoire impliquant une sédation pharmacologique, une intubation orotrachéale et une ventilation mécanique. Alors que cette approche permet de maintenir des échanges gazeux physiologiques, une iatrogénie propre y est associée : des lésions pulmonaires induites par la ventilation mécanique. Ces lésions sont caractérisées par l’exposition de certaines alvéoles pulmonaires à des niveaux traumatiques de distension dont l’impact sur le pronostic des patients est bien établi. La prévention de cette distribution hétérogène de l’aération alvéolaire au sein du volume pulmonaire constitue un élément clé de la prise en charge des patients de réanimation. Par exemple, en modifiant radicalement la conformation de la paroi thoracique et l’effet de la gravité sur le tissu pulmonaire, le positionnement régulier de ces patients en décubitus ventral (environ 16 heures / jour) homogénéise l’aération pulmonaire régionale, prévient les lésions induites par la ventilation mécanique, et in fine, diminue significativement la mortalité hospitalière. Néanmoins, la mobilisation de patients sédatés pour retournements bi-quotidiens implique des complications propres (mobilisation accidentelle des cathéters, hypotension artérielle, escarres de la face, complications ophtalmologiques, vomissement) et augmente nécessairement les besoins en ressources humaines. Reproduire les bénéfices associés avec le décubitus ventral en maintenant les patients en position dorsale représente une cible thérapeutique solidement justifiée par les concepts physiopathologiques et dont l’impact pourrait être majeur sur les plans clinique et médico-économique. Les objectifs de ce travail de recherche sont double : 1) Déterminer l’effet d’une constriction thoracique externe sur la distribution régionale de l’aération pulmonaire et du strain alvéolaire lorsque des niveaux de pression des voies aériennes, couramment utilisés en clinique, sont appliqués. 2) Décrire la déformation induite par la constriction thoracique externe sur la morphologie et les caractéristiques biomécaniques de la paroi thoracique.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Cette étude expérimentale comparative permettra d’obtenir une décription exhaustive de l’impact régional (à l’échelle du voxel et sur l’ensemble du volume pulmonaire) de la constriction thoracique externe sur l’aération pulmonaire régionale. Des résultats en faveur d’une homogénéisation de l’aération pulmonaire régionale permettraient d’envisager le développement d’un dispositif médical de constriction thoracique externe chez l’Homme en vue d’une évaluation clinique avec pour objectif de reproduire les effets du décubitus ventral mais en maintenant les patients sur le dos ; et ainsi d’améliorer le pronostic des patients placés sous ventilation mécanique en réanimation.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Mise en place d’une voie veineuse périphérique sous contention manuelle douce. Induction intraveineuse de l’anesthésie générale qui sera maintenue jusqu’à la fin de l’expérimentation et la mise à mort. Mise en place d’une sonde d’intubation pour ventilation mécanique + cathéter veineux centraux (jugulaire interne droite), artériel (fémoral) et oesophagien. Induction d’une lésion pulmonaire par lavage bronchioloalvéolaire au sérum physiologique ou injection intraveineuse d’endotoxine bactérienne. Protocole d’imagerie (tomodensitométrie pulmonaire) avant et après mise en place d’un dispositif de compression thoracique externe (niveau de pression compatible avec le maintien d’une ventilation pulmonaire efficace et d’une stabilité hémodynamique). Mise à mort sous anesthésie générale profonde par injection intraveineuse de pentobarbital (140mg/kg).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La veille de l’intervention, les animaux seront isolés du groupe social en petit groupe de 2 afin d’être mis à jeun, ce qui peut etre source de stress. Mise en place d’une voie veineuse périphérique (18 G) au niveau de la veine jugulaire externe sous contention physique douce des animaux. Mise en place d’une sonde d’intubation pour ventilation mécanique + cathéter veineux centraux (jugulaire interne droite), artériel (fémoral) et oesophagien. Induction d’une lésion pulmonaire par lavage bronchioloalvéolaire au sérum physiologique ou injection intraveineuse d’endotoxine bactérienne. Mise en place d’un dispositif de compression thoracique externe limitant le volume respiratoire de l’animal.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
L’ensemble des animaux des 2 procédures (n=26) seront mis à mort. Les procédures seront assez longues, induisant un temps d’anesthésie générale important. De plus, l’explantation des poumons est nécessaire afin d’effectuer des analyses histologiques et immunohistochimiques des zones de lésions pulmonaires.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Il s’agit d’une étude biomécanique de la fonction respiratoire par des outils d’imagerie utilisés en clinique humaine. L’utilisation d’un modèle grand mammifère est donc indispensable afin de se rapprocher au maximum de la physiopathologie humaine en termes de taille des poumons, de réglage de la ventilation mécanique et d’interaction animal-ventilateur. Les modèles de SDRA chez le mouton sont parfaitement validés. Une alternative est représentée par les modèles porcins mais ceux-ci sont associé à un plus faible niveau d’hétérogénéité pulmonaire.
2. Réduction
Le nombre d’animaux nécessaire a été reproduit à partir d’études antérieures ayant utilisé l’imagerie pulmonaire pour l’étude des lésions induites par la ventilation mécanique considérant la relative variabilité de la réponse à l’injection d’endotoxine ou au lavage bronchioloalvéolaire (entre 6 et 10 animaux pour chaque modèle dans la majorité des publications). La réalisation d’une étude pilote permettra de valider au préalable un niveau de compression thoracique assurant des effets physiologiques significatifs et reproductibles tout en prenant en compte les variabilités interindividuelles. L’étude pilote permettra de définir un niveau de constriction thoracique externe « idéal » et permettra également de mieux définir et propablement de réduire le nombre d’animaux nécessaires lors de la phase expérimentale comparative.
3. Raffinement
Toutes les procédures expérimentales ainsi que l’environnement d’hébergement ont été optimisées. Les gestes interventionnels seront toujours réalisés sous anesthésie générale, par du personnel formé, permettant un temps interventionnel réduit au maximun, afin de prévenir la souffrance et l’angoisse des animaux. Le bien-être des animaux sera contrôlé en veillant aux conditions d’hébergement et au comportement des animaux. L’acclimatation des animaux sera d’une semaine avant d’entrer dans le protocole. Des observations quotidiennes seront réalisées par une personne compétente basées sur l’apparence physique externe, le comportement (sociabilité, appétit) et les réponses comportementales aux stimuli externes (peu enclins aux manipulations, tentative de fuite). Ces contrôles sont enregistrés et permettent de repérer tout animal malade ou blessé pour prendre des mesures appropriées. Tout constat d’un mal-être est remonté au responsable du bien-être des animaux pour examen approfondis, traitements adaptés et/ou consultation du vétérinaire référent. L’imagerie est une approche non invasive, qui n’est pas source de douleur. L’utilisation de la contention physique douce, possible chez la brebis, pour la mise en place de la voie veineuse jugulaire externe est préférable à l’administration d’une prémédication intramusculaire source de douleur et de stress. La mise en place d’un tissu sur les yeux lors de la contention douce de l’animal réduit les stimuli externes et donc le stress de l’animal. Une fois la voie veineuse périphérique mise en place, l’anesthésie générale est induite en quelques secondes et sera maintenue jusqu’à la mise à mort. L’ensemble des procédures seront réalisées sous anesthésie générale en présence d’un médecin anesthésiste-réanimateur qui assurera une profondeur d’anesthésie suffisante et le maintien d’une stabilité physiologique.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Il s’agit d’une étude biomécanique de la fonction respiratoire par des outils d’imagerie utilisés en clinique humaine. L’utilisation d’un modèle grand mammifère est donc indispensable afin de se rapprocher au maximum de la physiopathologie humaine en termes de taille des poumons, de réglage de la ventilation mécanique et d’intéraction animal-ventilateur. Les modèles ovins de SDRA sont parfaitement validés. Une alternative est représentée par les modèles porcins mais ceux-ci sont associé à un plus faible niveau d’hétérogénéité pulmonaire. Agneau de 3 à 4 mois pesant entre 15 et 20 kg. A ce stade la taille des poumons et les réglages du ventilateur sont proches de ceux des humains. L’utilisation de brebis prépubères facilite leur manipulation notamment pour la contention physique douce et la pose de voie veineuse périphérique.