Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 28/05/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-205910)
352 rats vont être utilisés, tous tués à l’issue, dont 198 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, et chacun subit la totalité des gestes du protocole. Sur animal éveillé, ils passent quinze minutes en pléthysmographie, quinze minutes d’épreuve d’effort sur tapis, quinze minutes de mesure de pression artérielle à la queue, et une prise de sang deux jours après une infection pulmonaire simulée. Sous anesthésie, un emphysème leur est induit, leur fonction cardiaque est mesurée par échographie et une sonde relève la pression transœsophagienne. Comme effets attendus, le porteur ne décrit pourtant qu’une « difficulté respiratoire modérée à l’exercice », une réduction de l’activité physique et un stress lié aux manipulations sur animal éveillé.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les changements rapides dans notre environnement peuvent perturber l’équilibre délicat de nos poumons, entraînant des problèmes de santé tels que l’asthme et la Bronchopneumopathie Obstructive chronique (BPCO), une maladie pulmonaire chronique. Les substances que nous respirons peuvent également affecter d’autres parties de notre corps, comme le cœur, les vaisseaux sanguins, le cerveau, les muscles et les reins. Les infections virales ou bactériennes peuvent aggraver la BPCO, et des problèmes cardiaques sont fréquents chez les personnes atteintes de BPCO ou d’emphysème qui est une maladie qui entraine la destruction des alvéoles des poumons. Cela rend la respiration difficile, car les poumons ont du mal à se remplir d’air et à expulser le dioxyde de carbone. Comprendre comment cette maladie se développe ou s’aggrave est complexe, et nous ne comprenons pas encore complètement comment ils progressent dans le temps. Pour mieux comprendre comment les problèmes cardiaques se développent chez les personnes atteintes de BPCO, nous avons créé un modèle chez le rat qui imite cette maladie. Notre objectif est d’étudier comment la taille de l’emphysème affecte le cœur et les vaisseaux sanguins chez les rats, et comment l’inflammation et le vieillissement contribuent aux problèmes respiratoires et cardiaques après une infection pulmonaire. Nous allons également tester différentes approches pour réduire les impacts sur le système cardiaque chez les personnes atteintes de BPCO.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les bénéfices attendus de cette recherche seront principalement de comprendre et d’approfondir nos connaissances sur les mécanismes sous-jacents des répercussions cardiaques de l’emphysème. En analysant les composantes de l’inflammation et du vieillissement, nous visons à élucider les intrications complexes entre ces processus, offrant ainsi des perspectives plus approfondies sur les facteurs qui contribuent aux dysfonctionnements cardiaques observés dans le contexte de la BPCO. De plus, en éclaircissant les liens entre l’inflammation, le vieillissement et la pathologie cardiaque, cette recherche pourrait contribuer à la découverte de biomarqueurs potentiels et à la mise en évidence de voies thérapeutiques ciblées.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
La totalité des animaux seront soumis aux mêmes gestes techniques suivants: sur animal éveillé la pléthysmographie/fonction respiratoire (15 minutes par animal), tapis métabolique/épreuve d’effort (15 minutes par animal), mesure non invasive de la pression artérielle à la queue (15 minutes par animal), prélèvement sanguin de 0,1 mL sera effectué à la queue deux jours après avoir mimé une infection pulmonaire (environ 1 minute par animal). L’animal sera anesthésié pour induire l’emphysème (10 minutes au total), analyser la fonction cardiaque par échographie (environ 15 minutes par animal) et enfin mesurer la pression transœsophagienne (environ 15 minutes par animal).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Nous avons maintenant plus de 5 ans de recul sur ce modèle. Les animaux peuvent présenter les symptômes classiques de l’emphysème pulmonaire chez l’homme, tels qu’une difficulté respiratoire modérée à l’exercice et une réduction de l’activité physique. De plus, un stress lié aux manipulations non invasives sur animal éveillé peut exister chez l’ensemble des animaux (prise de la pression artérielle, prise de sang et épreuve d’effort).
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux seront euthanasiés à la fin de la procédure afin de permettre des prélèvements d’organes. L’objectif principal de cette euthanasie est de réaliser une exploration histologique approfondie, mettant particulièrement l’accent sur des organes tels que le cœur et les poumons. Ce processus est essentiel pour une compréhension détaillée des éventuelles altérations histopathologiques et pour valider les atteintes pulmonaires et cardiaques.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Il n’existe pas de méthode en laboratoire capable de reproduire les conditions exactes rencontrées chez les personnes atteintes d’emphysème ou de BPCO. Pour mieux comprendre ces maladies et leurs mécanismes, des expériences sur des rats sont nécessaires. Cela nous permet d’étudier les processus inflammatoires qui se produisent dans les poumons lors de la BPCO. Ces expériences sont difficiles à réaliser chez les humains, et il n’existe pas de modèle cellulaire qui puisse reproduire parfaitement la maladie.
2. Réduction
Nous avons maintenant plus de 5 ans de recul sur ce modèle, ce qui nous permet de réduire le nombre d’animaux à celui requis pour obtenir une validation statistique des résultats, en utilisant les données publiées de notre équipe de laboratoire pour une procédure similaire et des études fonctionnelles au niveau cardiaque chez le rat. Nous avons réduit le nombre d’animaux utilisés grâce à une approche rationnelle et organisée des protocoles : des études échographiques, hémodynamiques et biologiques sont réalisées sur le même rat, ce qui permet de diminuer le nombre de rats et d’optimiser les interprétations. De plus, à la fin du protocole, les animaux sont utilisés par plusieurs groupes de recherche de l’équipe pour étudier les fonctions pulmonaires, cardiaques, vasculaires et musculaires. Afin de réduire le nombre d’animaux et d’augmenter la puissance statistique, un maximum de déterminations seront réalisées sur tous les animaux. Le nombre d’animaux utilisés dans ce protocole (22 animaux par groupe, soit un total de 352 animaux) a été calculé afin d’obtenir des résultats significatifs grâce à des outils statistiques.
3. Raffinement
Notre objectif est de réduire au strict minimum la détresse imposée aux animaux. Les rats seront hébergés de manière appropriée, avec un enrichissement du milieu permettant de répondre à leurs besoins physiques et comportementaux. Les animaux seront surveillés de près et les points limites établis seront appliqués. Nous évaluerons les critères de souffrance animale (rythme cardio-respiratoire, reprise de mouvement, état de prostration, hydratation) ; en cas de détresse anormale, les animaux seront euthanasiés par injection létale d’anesthésique. Chaque jour, les animaux seront contrôlés par un zootechnicien formé lors de sa visite de zone.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le modèle de rat est largement caractérisé sur le plan cardiovasculaire, avec un nombre important de travaux décrits dans la littérature quant à sa faisabilité. La physiologie cardiaque des rongeurs et notamment du rat présente de grandes similitudes avec celle de l’homme, tant au niveau des régulations que de la structure morpho-fonctionnelle. Le modèle rongeur présente l’avantage de permettre des investigations depuis l’échelle cellulaire et moléculaire jusqu’aux mesures sur l’animal en laboratoire, en utilisant les mêmes techniques exploratoires employées chez l’homme. Les études sont réalisées sur des animaux adultes mâles âgés de 8 semaines, ainsi que sur des mâles âgés de 18 mois, afin d’étudier l’effet du vieillissement.