Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 06/03/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-534687)
Opérés du thorax par incision latérale pour créer une insuffisance cardiaque droite, 22 cochons seront tous tués, dans des procédures d’un niveau de souffrance sévère. Chaque animal subit trois anesthésies générales à deux, six et huit mois de vie, une ou deux interventions chirurgicales d’environ une heure, une ponction artérielle et des échocardiographies, avant l’explantation du coeur. Le porteur liste comme nuisances le risque d’hémorragie, la douleur de la thoracotomie dans les premiers jours, un risque infectieux pouvant imposer une reprise chirurgicale, et le stress des transports entre le laboratoire et la ferme d’hébergement. Il affirme que le recours aux gros animaux est « indispensable » pour une application clinique à court terme, tout en menant en parallèle des cultures d’organoïdes cardiaques qu’il présente comme un moyen d’éviter plus tard l’usage d’animaux.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
1/ Terminer l’étude de notre thérapie cellulaire sur le rythme cardiaque. Une précédente étude a déjà inclus des animaux traités par des progéniteurs cardiaques, c’est à dire de très jeunes cellules engagées pour former de futures cellules cardiaques matures, administrés grâce à un patch appliqué sur la surface du ventricule droit. Afin de faire une analyse comparative du risque d’anomalies du rythme liées aux progéniteurs, il est nécessaire d’inclure des animaux non traités par cette thérapie cellulaire. 2/ Comprendre le processus de rajeunissement des cellules cardiaques de l’animal receveur (processus appelé reprogrammation cellulaire), déclenché par notre thérapie cellulaire en étudiant l’environnement autour de ces cellules. 3/ Tester dans notre modèle animal d’insuffisance cardiaque, certaines protéines impliquées qui seront administrés sous forme d’ARN messager. On évaluera la faisabilité, la sécurité et l’efficacité de cette technique moins invasive pour obtenir une réponse sur la fonction cardiaque équivalente à celle obtenue par l’administration directe de cellules souches.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Scientifique : ce projet permettra d’approfondir les connaissances sur les mécanismes d’action de la thérapie cellulaire utilisant les progéniteurs cardiaques qui sont de très jeunes cellules souches immatures engagées pour devenir de futures cellules cardiaques matures. Nos résultats, en découvrant une autre action de ces cellules souches greffées, pourraient ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques dans le traitement de l’insuffisance cardiaque (IC) par la découverte de médicaments induisant une reparation du muscle cardiaque. Médical : les perspectives sont d’initier à court terme un essai clinique pour traiter de jeunes patients adultes souffrant d’une IC sévère et évoluée secondaire à une défaillance du ventricule droit. Cette IC est observée dans le suivi à long terme de différentes malformations cardiaques. Certains de ces patients sont orientés vers la transplantation cardiaque. En cas de contrindication à la transplantation ou de délai d’attente du greffon trop prolongé, ces patients pourraient bénéficier de cette thérapie cellulaire afin de prévenir l’IC terminale conduisant au décès. La thérapie cellulaire pourraient être réalisée soit de façon directe par l’administration de patch ou de gel contenant les progéniteurs cardiaques appliqué sur le coeur, soit indirecte par le biais de médicaments produits grâce à l’ARN messager et ayant la même efficacité. Santé publique : l’IC droite des jeunes adultes atteints de malformations cardiaques congénitales apparait comme nouvel enjeu et priorité. En France, 7000 enfants/an naissent avec une cardiopathie dont 90% nécessitera une intervention à la naissance ou au cours des premières semaines/mois de vie. Grâce aux progrès de la prise en charge chirurgicale ces dernières décennies, 90% de ces patients atteignent maintenant l’âge adulte. En France, déjà 350 000 adultes et 4000 enfants naissant chaque année avec une malformation cardiaque complexe qui font croître de manière significative et régulière, (environ de 5% par an) cette population de patients. Un tiers d’entre eux ont des séquelles chirurgicales sévères et/ou des malformations cardiaque sévères qui nécessite pour certains à partir de 30-40 ans une transplantation du coeur en raison d’une insuffisance cardiaque terminale.Les difficultés/le délai d’obtention d’un greffon cardiaque et les moins bons résultats de la transplantation cardiaque dans cette population spécifique justifient la recherche d’alternatives thérapeutiques.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Toutes les procédures décrites ci-dessous seront réalisées sous anesthésie générale après prémédication des animaux pour réduire leur angoisse. Néanmoins, tous les animaux devront subir 3 anesthésies générales (à 2 mois, 6 mois et 8 mois de vie afin de réaliser les étapes du protocole, soit selon les groupes 1 ou 2 interventions chirurgicales et une ponction artérielle. Chaque intervention dure environ 1 heure et est précédée d’une échocardiographie (durée 30 minutes environ). En Fin de protocole, les animaux seront euthanasiés selon une méthode conforme à l’Arrêté du 1er février 2013 : sous anesthésie générale
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les interventions chirurgicales pour créer la pathologie cardiaque et pour administrer la thérapie cellulaire par patch sont effectuées par incision latérale du thorax. Les nuisances sont liées au stress inhérent aux anesthésies générales, au risque d’hémorragie, ainsi qu’à la douleur induite par la thoracotomie dans les premiers jours post-opératoires et au risque infectieux essentiellement local au niveau de la cicatrice pouvant nécessiter une reprise chirurgicale ou des soins sous sédation; les transports entre le laboratoire et la ferme d’hébergement peut être une source de stress.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
L’euthanasie est rendue nécessaire en fin de protocole chez tous les animaux pour explanter le cœur et réaliser les différentes études tissulaires sur le myocarde.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
L’utilisation des gros animaux est dans un premier temps indispensable dans la perspective d’une application clinique à court terme de cette thérapie cellulaire afin d’assurer une sécurité optimale pour le patient (modalité d’administration, tolérance rythmique); par ailleurs le porc a des caractéristiques cardiaques proches de l’Homme ce qui en fait un modèle idéal. Si l’utilisation des animaux est dans un premier temps indispensable dans ce projet préclinique avec un objectif clinique à court terme, une approche in vitro est réalisée parallèlement sur des organoïdes (cardioïdes) obtenu par une technologie de culture de cellules en 3D, conçus pour imiter le scénario potentiel in vivo et éviter ultérieurement l’utilisation des animaux. Les processus de rajeunissement et re- maturation des myocytes (la reprogrammation cellulaire) seront utilisées comme indicateurs avec les mêmes techniques d’étude que chez l’animal.
2. Réduction
L’étude actuelle étant inscrite dans la suite de notre projet initial, les groupes seront comparés aux animaux déjà utilisés dans nos précédentes études, réduisant ainsi le nombre d’animaux nécessaires. Le nombre d’animaux utilisé (N=22) a été déterminé par calcul statistique.
3. Raffinement
– Respect d’une période d’acclimation de 3 jours avant les procedures expérimentales. – Observations quotidiennes par une personne compétente basées sur l’apparence physique externe, le comportement (sociabilité, appétit) et les réponses comportementales aux stimuli externes (peu enclin aux manipulations, tentative de fuite). Ces contrôles permettent de repérer tout animal malade ou blessé, d’en avertir le responsable du projet et de prendre les mesures appropriées. – Environnement ( balles, jouets en caoutchouc durs mastiquables…)adapté à chaque phase de l’expérimentation pour réduire l’angoisse des animaux – Procédures expérimentales réalisées par du personnel qualifié et expérimenté (chirurgiens séniors, cardiologues séniors, techniciens anesthésistes) permettant un temps interventionnel réduit au maximum. – Contrôle biquotidien en postopératoire par une personne compétente avec évaluation de la douleur. L’évolution du score (calculé selon les observations de l’animal et de tout mal être décelé) permet de noter l’amélioration ou l’aggravation de l’état de l’animal et de prendre les mesures appropriées. – Tout constat d’un mal- être est remonté au responsable du projet et au vétérinaire délégué pour des examens approfondis et traitements adaptés. Si la douleur, la souffrance et l’angoisse ne pouvaient être réduites à leur minimum (augmentation du score), une décision d’interruption d’expérimentation et/ou d’euthanasie sera prise. Des médicaments anesthésiques et antalgiques sont utilisés à chaque étape des experimentations.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le niveau de chirurgie complexe nécessaire à la création de notre modèle ne peut pas être réalisé chez le petit animal. Ce projet étant en phase pré-clinique avec une perspective d’application à l’Homme à court terme, il doit être réalisé sur une espèce animale présentant des caractéristiques cardiaques anatomiques et physiologiques communes à l’Homme. Parmi les différentes espèces animales, le Porc a des paramètres physiologiques cardiaques comparables à ceux de l’Homme. Les animaux ont environ 8 semaines à la première intervention de création de la pathologie, en accord avec la pathologie humaine : en effet les patients atteints de certaines malformations cardiaques sévères sont opérés très jeunes, au cours des premiers mois de vie puis l’insuffisance cardiaque droite se développe chez les jeunes adolescents qui sont en phase de croissance. Chez le porc, la défaillance cardiaque s’installe progressivement après 4 mois d’évolution de la pathologie créée, conformément au développement de la pathologie chez l’homme et par rapport à la courbe de croissance du porc domestique.