Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 31/07/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-053607)
252 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une irradiation gamma du corps entier, que le porteur décrit comme indolore, puis des échographies cardiaques sous anesthésie, des passages sur tapis de course, des mesures de pression à la queue sous contention et une stimulation transœsophagienne. Une perte de plus de 20 % du poids déclenche la mise à mort, et toutes sont tuées en fin d’étude pour prélever cœur et poumons. Le projet cherche à mimer l’exposition de populations vivant en zone contaminée après un accident nucléaire, afin d’alimenter les normes de radioprotection.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Actuellement, des résultats préliminaires de notre précédentes étude ont mis en évidence un effet des doses faibles à modérées (inférieur ou égal à 500mGy) sur le développement d’arythmies atypiques à long terme et également l’observation d’un remodelage des vaisseaux pulmonaires. Il parait alors intéressant de vérifier le rôle du système nerveux sympathique et de l’hypertension artérielle pulmonaire sur la physiologie et le maintien de la fonction cardiaque. Notre l’hypothèse est qu’il existe un seuil pour lequel nous avons le développement de maladies cardiovasculaires et également des troubles du rythme dans le contexte de l’exposition faible à modérée et que cette pathologie cardiaque à long terme est due à un dysfonctionnement du système nerveux sympathique ou un remodelage vasculaire pulmonaire. L’objectif de ce projet sera d’évaluer cette hypothèse par un modèle expérimental d’exposition externe unique aux rayonnements gamma corps entier. Les effets des doses faibles à modérées de rayonnements ionisants gamma à long terme sur le cœur et les vaisseaux du poumon seront évalués afin d’apporter des réponses très attendues quant aux questions des effets biologiques pouvant induire des pathologies non-cancéreuses comme les pathologies cardiovasculaires pour permettre d’alimenter le système de radioprotection. En mimant une exposition à des doses faibles à modérées, ce projet sera complémentaire aux études épidémiologiques et permettra d’apporter des réponses notamment dans les gammes de doses où les études épidémiologiques manquent de puissance statistique.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet permettra d’obtenir de nouvelles connaissances d’un point de vue mécanistique sur les effets à long terme d’une exposition de doses faibles à modérées sur le système vasculaire (pulmonaire et cardiaque), le système nerveux sympathique cardiaque et sur le développement de troubles du rythme radio-induite afin d’améliorer et d’actualiser les connaissances et participer à la détermination des normes en radioprotection pour des institutions du domaine de la radioprotection. Il s’agit d’un projet multi-site se déroulant sur 3 EU différents.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux subiront une irradiation corps entier à des doses faibles n’entrainant ni douleur, ni brulure que ce soit pendant l’irradiation ou après celle-ci. Des échographies seront réalisées sur les animaux sous anesthésie (1 fois par mois). Cette mesure sera prise 1 fois par mois à une semaine d’intervalle avec les échocardiographies pour limiter le stress et biaiser la mesure de pression artérielle. L’hypertension induite dans les modèles utilisés n’est pas très forte et sera indolore pour les animaux. Certaines échographies seront précédées d’un temps limité sur un tapis de course (10 min sur le tapis roulant). La mesure de pression artérielle sera réalisée à la queue sur souris vigiles. Le ballonnet est gonflé puis dégonflé pour prendre la mesure, le tout pendant 2-3 min. Les mesures sont répétées 10 fois. Les souris sont d’abord habituées avec une série de 10 mesures par jour pendant 5 jours, avant la première prise de mesure qui sera prise en compte. Et enfin une seule mesure de stimulation transoesophagienne sous anesthésie sera également réalisée une semaine avant la fin de la procédure pour se rendre compte d’un potentiel trouble du rythme.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
L’irradiation à de faibles doses n’entraine pas de douleur ni de brulure aux animaux, seules des modulations d’expression protéique et une légère diminution de la fonction cardiaque a été observée à long terme. L’hypertension induite dans les modèles utilisés n’est pas très forte et sera indolore pour les animaux. Néanmoins un stress des animaux est possible lors de la mise en boite d’irradiation et lors des mesures de pression artérielle même s’il y a habituation au tube à contention. Les procédures d’injection peuvent potentiellement conduire à des infections. Les animaux subiront certains actes chirurgicaux qui seront réalisés sous anesthésie générale, n’entrainant pas de douleur pour les animaux.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin de la procédure toutes les souris seront euthanasiées pour prélever des organes (cœur et poumons) qui permettront une analyse histologique complétant les analyses fonctionnelles réalisées sur tous les animaux de ce projet.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Pour mimer l’exposition corps entier de résidents vivants en zone contaminée après un accident nucléaire par exemple celui de Tchernobyl, il est nécessaire d’avoir recours à une exposition externe à des doses faibles de rayonnements ionisants gamma (imitant les rayonnements ionisants du CS137) sur un modèle intégré (cardiomyocytes et fibres nerveuses). De plus, les études in vitro présentent des limites pour l’évaluation des mécanismes au niveau cellulaire après une exposition à des doses faibles à modérées et ne permettent pas d’identifier des processus physiologique et/ou physiopathologique comme la régulation de la pression artérielle ne peuvent être évalués qu’in vivo, tout comme l’évaluation de la fonction cardiaque, c’est pourquoi ce projet nécessite des modèles murins. Néanmoins pour une partie du projet, dès que possible, les voies et les molécules impliquées seront étudiées in vitro sur des cellules en culture. Néanmoins, il est très difficile de maintenir des cultures cellulaires au-delà de 3 semaines dû au vieillissement cellulaire et aux cycles limités des cellules.
2. Réduction
Au total, 252 animaux seront utilisés dans ce projet. Le nombre de 15 animaux par groupe a été établi avec l’utilisation d’outils statistiques permettant d’optimiser la puissance de l’étude et avec notre expérience concernant ce type d’analyses et ces modèles murins pour être au minimum. Néanmoins si on considère une mortalité possible due à la longévité des souris pour nos groupes qui seront gardés pendant 3 mois et 9 mois post-irradiation, on constituera des groupes de 18 animaux pour conserver un nombre d’animaux suffisant pour nos analyses statistiques. Il n’y aura pas 20% de mortalité mais la puissance statistique sera supérieure à celle attendue avec 15 souris. Si nous n’observons pas de mortalité tous les animaux seront pris en compte pour nos résultats.
3. Raffinement
Les animaux sont pesés régulièrement. Tout signe de prostration de l’animal, de blessures importantes dues aux bagarres entrainera l’euthanasie anticipée. Pendant l’ensemble des procédures, une surveillance quotidienne sera effectuée par les zootechniciens et hebdomadaire par le porteur de projet. Si le comportement d’un animal est altéré, il sera pesé avec un point limite à 20% de perte de poids constituent un point limite, ainsi que l’observation des certains signes d’atteinte de l’état général.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Ce projet vise à déterminer un seuil dose pour lequel on observe le développement de pathologies cardiovasculaires (hypertension artérielles pulmonaire, cardiomyopathies) et également des troubles du rythme cardiaque chez des souris irradiées en corps entier avec des rayonnements gamma à faible dose et ce afin de mimer des effets secondaires à long terme de l’exposition des personnes en territoire contaminé post accident nucléaire. Les souris seront âgées de 2 mois (8 semaines) au moment de l’irradiation car à cet âge leur système nerveux sympathique cardiaque est mature. Des souris C57BL/6 males seront utilisées pour notre projet afin de pallier les effets cardioprotecteurs des hormones comme les œstrogènes. Néanmoins lorsque nous aurons des résultats sur les mâles et si ceux-ci sont significatifs, nous pourront prévoir la réalisation de ces mêmes expériences sur des souris femelles.