Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 20/03/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-656910)
375 souris âgées de 15 mois vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré pour 275 d’entre elles et sévère pour 100. Elles subissent une irradiation corps entier à faible dose, des échocardiographies sous anesthésie une fois par mois, des courses sur tapis roulant, une stimulation transœsophagienne et un cathétérisme du ventricule droit thorax ouvert, avec des transports entre trois établissements. Le porteur affirme que l’irradiation gamma n’entraîne ni douleur ni brûlure et que l’hypertension induite sera indolore, tout en décrivant une ouverture du thorax avec risque d’hémorragie et un arrêt cardiaque possible sous anesthésie. La mise à mort sert à prélever le cœur et les poumons pour l’analyse histologique.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Actuellement, des résultats préliminaires de notre précédente étude a 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. Nous souhaitons évaluer l’impact de l’âge au moment de l’irradiation à partir de la dose 250mGy pour laquelle nous avons le début de développement de maladies cardiovasculaires et également des troubles du rythme dans le contexte de l’exposition faible. L’objectif de ce projet sera d’évaluer la potentialisation ou non de l’âge sur 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. Ce projet se déroulera dans 3 établissements utilisateurs.
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 l’impact de l’âge au moment de l’exposition et 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.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Pour les animaux exposés aux rayonnements gamma (EU2), l’irradiation aux doses utilisées dans le projet n’entraine ni douleur ni brulure que ce soit pendant l’irradiation ou après. Seules des modulations d’expression des protéines et une légère diminution de la fonction cardiaque ont été observées à long terme, sans conséquence clinique pour les animaux. Pour tous les animaux, les échographies sont effectuées sous anesthésie (EU1). Pour les expériences de course sur tapis (EU1), elles seront réalisées sur tous les animaux à une semaine d’intervalle par rapport à l’échographie cardiaque classique. Les animaux auront donc 2 anesthésies à une semaine d’intervalle. Pour la prise de pression artérielle à la queue (EU1), tous les animaux ont une période d’adaptation qui permet de limiter autant que possible le stress de la manipulation. 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. Pour tous les lots d’animaux irradiés ou non, les procédures d’injection peuvent potentiellement conduire à des infections (EU1). Pour limiter le stress des souris transportées, une semaine d’acclimatation sera réalisée. Ils seront anesthésiés pour les stimulations transoesophagiennes une fois et une fois pour la prise de pression artérielle pulmonaire par cathétérisation du ventricule droit thorax ouvert sous respirateur, le tout à 3 jours d’intervalle (EU3). Tous ces animaux seront donc soumis à certains actes chirurgicaux qui pourront entrainer de la douleur et lors de la chirurgie, il peut également y avoir une hémorragie. L’anesthésie peut aussi entrainer un arrêt cardiaque.
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, la stimulation trans-oesophagienne 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 pourront entrainer de la douleur palliée par une injection de buprénorphine sous cutanée au préalable et lors de la chirurgie consistant à l’ouverture du thorax pour avoir accès au cœur, il peut y avoir une hémorragie. L’anesthésie peut aussi entrainer un arrêt cardiaque.
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 âgés 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 d’obtenir des cellules de provenant de souris âgées et de maintenir ces cultures cellulaires au-delà de 3 semaines dû au vieillissement cellulaire et aux cycles limités des cellules.
2. Réduction
Au total, 375 animaux seront utilisés dans ce projet. Le nombre de 25 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. De plus on considère une mortalité possible due à la longévité des souris âgées pour nos groupes qui seront gardés pendant 3 mois post-irradiation, on constituera des groupes de 25 animaux pour obtenir un nombre d’animaux suffisant pour nos analyses statistiques. Si nous n’observons pas de mortalité tous les animaux seront pris en compte pour nos résultats.
3. Raffinement
Les volumes injectés sont les plus petits possibles en accord avec le poids de l’animal. Les animaux sont pesés en début de procédure et avant la chirurgie. Un morphinique est administré en sous cutané pour atténuer la douleur de l’ouverture du thorax. Lors des différents protocoles, un arrêt cardiaque durant l’anesthésie sera traité par massage cardiaque. La profondeur de l’anesthésie sera vérifiée en testant l’absence de réflexe de retrait de la patte (après pincement). Les infections ou blessures éventuelles seront traitées localement par application de Vétédine, crème antibiotique ou par administration d’antibiotique. Les animaux seront stabulés en portoirs ventilés avec eau et nourriture ad libitum. La température et l’hygrométrie seront contrôlées et monitorées. Le cycle d’éclairage est de 12h par jour (6h-18h). Les animaux sont hébergés à plusieurs (2 à 6 souris par cage) et l’isolement est évité. Le milieu est enrichi avec des lanières de papier, morceau de bois et maison en carton. En cas de bagarres, les animaux pourront être isolés. Les souris seront suivies de façon hebdomadaire. Elles seront pesées régulièrement une fois par mois. 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. Pour le transport des animaux (EU1 à EU3), il se fera dans un véhicule climatisé, les animaux seront placés dans des boites de transport avec litière et gel hydrique. La durée de transport n’excèdera pas 1 heure. Si avant ou après le transport un animal montre des signes de souffrance (locomotion, isolement, apparence) lié, il sera euthanasié. Les EU1 et EU2 étant dans le même bâtiment, le transport se fera dans des boites de transport avec litière.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Ce projet vise à déterminer l’impact de l’âge sur 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 âgées en territoire contaminé post accident nucléaire. Les souris seront âgées de 15 mois au moment de l’irradiation car à cet âge leur système nerveux sympathique cardiaque est mature. Des souris C57BL/6 males âgés 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.