Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 12/10/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-392767)
430 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à sévères, dont 200 individus en gravité sévère. Elles subissent une chirurgie cardiaque sous anesthésie pour provoquer une insuffisance du cœur, l’implantation sous-cutanée de capteurs, des injections de substances sur animal conscient et des épisodes de bruit de sèche-cheveux destinés à déclencher un stress. Le porteur décrit une hypertrophie du cœur et des douleurs liées aux sutures sur dix semaines, avant la mise à mort pour prélever le cœur. Sur le remplacement, il affirme qu’aucun système cellulaire ne reproduit la fonction cardiaque et conclut qu’il est « indispensable » d’étudier un mammifère entier.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde. Parmi elles, les troubles du rythme sont une cause importante de mort subite. Ces troubles du rythme adviennent lors de conditions pathologiques telles que l’insuffisance cardiaque ou suite à des maladies génétiques par mutation d’une protéine impliquée dans le rythme cardiaque. La fréquence cardiaque est déterminée par un petit groupe de cellules spécialisées possédant une activité électrique spontanée permettant au cœur de se contracter automatiquement. Dans les cellules cardiaques, le calcium constitue un élément essentiel à la régulation de cette fréquence cardiaque. Lors d’un stress aigu, les catécholamines naturellement produites par l’organisme entrainent une accélération du rythme cardiaque et une augmentation du débit de sang. Si ce stress se prolonge dans le temps, le cœur peut développer une insuffisance cardiaque et donc une incapacité à se contracter correctement. L’objectif du projet est d’étudier les mécanismes impliqués dans les arythmies cardiaques en situation de stress sur des modèles de souris génétiquement modifiés. Nous étudierons ainsi la réponse au stress, aigue et chronique de ces souris. Les souris mâles et femelles seront étudiées distinctement dans ce projet afin de déceler des différences potentielles basées sur le sexe.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Par ce projet, nous espérons mieux comprendre les mécanismes de régulation du canal au calcium RYR2 en réponse à un stress dans un contexte physiologique mais aussi dans un contexte pathologique. Ceci pourrait permettre de développer RYR2 comme une nouvelle cible thérapeutique dans le traitement des maladies cardiaques chez l’humain
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Afin de reproduire une insuffisance cardiaque sur ces modèles, la procédure chirurgicale se fera sous anesthésie générale pour une durée d’une heure et sera unique pour chaque animal. Afin d’enregistrer le rythme cardiaque, les modèles sont sujets à une implantation sous cutanée de capteurs sous anesthésie générale pour une durée d’une heure et sera unique pour chaque animal. Après implantation de ces capteurs et repos de l’animal, on évaluera la réponse au stress lors de l’enregistrement du rythme cardiaque par des injections intrapéritonéales de substances pharmacologiques ( 3 protocoles différents donc 3 injections différentes) sur animal conscient et par des épisodes de nuisances sonores de courte durée ( Bruit de sèche-cheveux).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Afin de reproduire une insuffisance cardiaque sur ces modèles, la procédure chirurgicale peut entrainer des effets indésirables tels que de la douleur dues aux sutures ainsi que des nuisances proches de ceux observés chez l’humain tel qu’une hypertrophie cardiaque compensatrice et une modification des fonctions contractiles du cœur. La durée de cette nuisance est de 10 semaines (8 semaines afin de développer la maladie, 1 semaine de repos après implantation de capteurs de télémétrie et 1 semaine de protocole expérimental). Afin d’enregistrer le rythme cardiaque, les modèles sont sujets à une implantation sous cutanée de capteurs pouvant entrainer une douleur dues aux sutures ainsi qu’un inconfort de l’animal. La durée de cette nuisance est de 2 semaines (1 semaine de repos après implantation et 1 semaine de protocole expérimental). Les protocoles expérimentaux pendant l’enregistrement du rythme cardiaque peuvent induire un stress chez l’animal (Stress pharmacologique par injection intrapéritonéale unique, stress émotionnelle par nuisance sonore de courte durée).
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin de chaque procédure, les animaux sont euthanasiés afin de collecter le cœur. Cela nous permettra d’étudier l’expression et l’activité de notre mutation d’intérêt. Ces études permettront une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans notre domaine d’étude.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Au vu du niveau de complexité et de la spécialisation de ces cellules cardiaques, aucun système cellulaire (lignées, organoïdes, organes bio-artificiels ou organs-on-a-chip) ne permet d’analyser la fonction et le dysfonctionnement cardiaque. Ainsi le recours à des modèles animaux reste impératif. Le cœur est un organe complexe, composé anatomiquement de plusieurs compartiments et physiologiquement de plusieurs tissus spécialisés. De plus, notre étude porte sur la réponse du cœur (et ses défauts) en fonction du stress, en conditions physiologique et pathologique, il est donc indispensable d’étudier le cœur intégré à l’organisme ; les modélisations in sillico ne sont pas suffisantes pour mimer une telle complexité. Il est donc nécessaire pour l’évaluation de la fonction cardiaque d’utiliser un mammifère entier adulte afin de s’approcher le plus possible des mécanismes physiopathologiques humains. La souris est un bon modèle car les gènes étudiés sont conservés.
2. Réduction
Une planification à l’aide de logiciels de statistiques nous a permis de déterminer le nombre d’animaux minimum nécessaires pour obtenir des résultats fiables, pour chaque objectif du projet. Le nombre d’animaux total tient compte de la mortalité éventuelle due aux interventions chirurgicales. Cependant, en étalant les expérimentations dans le temps, nous serons en mesure de réduire le nombre d’animaux utilisés par rapport au nombre total maximum prévu, si la mortalité est moindre qu’attendue. De plus, au sein d’une procédure expérimentale, les mêmes lots de souris sont soumis à diverses techniques d’études afin de réduire le nombre d’animaux utilisés et maximiser le recueil de données sur les mêmes animaux. Afin d’utiliser au mieux les animaux à notre disposition issus des croisements de lignées, mâles et femelles seront étudiés. En fin d’expérimentation, les animaux seront euthanasiés et des expériences de biologie moléculaire et des études sur tissus ou cellules isolés seront effectuées afin d’optimiser les ressources à notre disposition et ainsi réduire le nombre d’animaux utilisés.
3. Raffinement
Les animaux élevés au sein de l’animalerie seront pris en charge et observés de leur naissance à leur euthanasie. Les cages des animaux seront enrichies et les animaux seront suivis par un personnel spécifiquement formé. Les animaux seront hébergés en groupes sociaux stables formés d’individus compatibles, dans une pièce où les paramètres environnementaux (Température, hygrométrie, lumière) et sanitaires sont contrôlés. Les souris feront l’objet d’une surveillance quotidienne et de pesées régulières en fonction des procédures. Une grille de score a été définie, évaluant les paramètres suivants: apparence, comportement naturel, hydratation, signes cliniques et comportement provoqué. Des points limites, en fonction du score obtenu selon cette grille, ont été décidés, menant à l’administration d’analgésie supplémentaire ou à l’euthanasie. Toutes les procédures impliquant une chirurgie sur l’animal seront pratiquées en utilisant des anesthésiques et analgésiques.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris constitue un bon modèle cardiovasculaire car c’est un rongeur possédant un cœur à 4 cavités et une physiologie semblable à l’être humain. De plus, il a été démontré que nos protéines d’intérêt retrouvés chez l’être humain ont des fonctions similaires chez la souris. De plus cette espèce est le plus couramment utilisée comme modèle d’étude de la fonction cardiovasculaire. Ainsi, ces animaux représentent un bon modèle sur le plan physiologique et génétique. Des souris adultes âgées de 4 à 6 mois seront utilisées car les maladies cardiaques se déclarent essentiellement à l’âge adulte.