Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 31/05/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-765232)
Irradiées au thorax entier à 18 Gy sous anesthésie, jusqu’à trente minutes pour le débit de dose le plus faible, 1 056 souris mâles sont ensuite gardées une semaine, un mois, trois mois ou six mois avant d’être tuées pour prélever leurs poumons. Le porteur indique que ce modèle provoque une fibrose à partir de trois mois et une mortalité de 20 à 25 %, et 180 souris subissent des procédures d’un niveau de souffrance sévère. Celles qui perdent plus de 20 % de leur poids par rapport aux témoins sont mises à mort. L’objectif est de relier les réponses obtenues sur cellules en culture à celles observées in vivo, et le porteur écrit que le modèle prédictif ainsi construit pourrait à terme limiter le recours à l’expérimentation animale, ce qui suppose ici d’en irradier plus d’un millier.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’objectif de ce nouveau projet est d’utiliser des mesures d’hétérogénéité de la réponse vasculaire pour prédire le risque de complications aux tissus sains après radiothérapie mais aussi d’établir des liens entre les réponses in vitro et in vivo pour valider la prédiction du risque de complications post-radiothérapie. Pour y parvenir, de nombreuses modalités d’irradiations en lien avec la clinique ont déjà été testées in vitro. Ainsi, nous souhaitons collecter et utiliser les données provenant de cellules endothéliales irradiées in vivo avec différentes modalités d’irradiations (variation d’énergie et/ou de débit de dose). La méthodologie développée permettra également de recueillir de nouvelles et nombreuses données sur les forts débits de dose. Enfin, à moyen et plus long terme, ce modèle de prédiction de risque pourra, grâce à sa méthodologie déclinable, être mis au service de l’expertise lorsque l’Institut est sollicité pour répondre à des problématiques de radioprotection, mais pour lesquelles il ne dispose pas de données biologiques et/ou scientifiques solides sur lesquelles s’appuyer pour donner son avis.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
La méthodologie développée permettra de recueillir de nouvelles et nombreuses données in vivo sur les débits de dose. Ces données serviront également à établir des liens entre les réponses in vitro et in vivo pour valider la prédiction du risque de complications post-radiothérapie. Enfin, à moyen et plus long terme, ce modèle de prédiction de risque pourra, grâce à sa méthodologie déclinable, être mis au service de l’expertise de notre Institut, lorsqu’il est sollicité pour répondre à des problématiques de radioprotection, mais pour lesquelles il ne dispose pas de données biologiques et/ou scientifiques solides sur lesquelles s’appuyer pour donner son avis. Enfin ce modèle prédictif pourrait permettre à terme de limiter le recours à l’expérimentation animale, évaluant ainsi in vitro les risques associés à une nouvelle modalité d’irradiation inconnue.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront anesthésiés et irradiés localement (thorax entier) sous anesthésie (pendant 30 minutes maximum pour le débit de dose le plus faible qui sera testé). Ils seront par la suite maintenus 1 semaine, 1 mois, 3 mois ou 6 mois en groupe dans des cages d’hébergement dans les conditions classiques de l’animalerie. Au temps d’analyse défini, les animaux seront sédatés profondément pour être euthanasiés avant de procéder au prélèvement des poumons. Une partie des animaux seront imagés au micro-CT (sous anesthésie volatile : isoflurane) juste avant de procéder à l’euthanasie (groupes d’animaux servants à l’analyse histologique). Cet acte d’imagerie durera 10 minutes maximum. Aucune autre manipulation ou prélèvement ne sera effectué au cours de l’étude.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La dose de 18 Gy en thorax entier induit une fibrose caractérisée à partir de 3 mois environ post-irradiation. Ce modèle d’irradiation thorax entier à la dose de 18 Gy a été au préalable très bien caractérisé au sein du laboratoire. La mortalité observée sur ce modèle d’irradiation se situe entre 20 et 25 %. La sénescence et la fibrose radio-induites sont des processus nécessitant un délai suffisamment long pour se développer et s’installer. Aussi il est donc primordial de fixer des temps d’analyses jusqu’à 6 mois post-irradiation pour chacune des situations d’irradiations envisagées. Il conviendra donc de surveiller les animaux tout au long de l’expérience, a fortiori sur les points les plus tardifs pour détecter tout signe de détresse respiratoire ou de souffrance animale. Si tel était le cas, les animaux concernés seront euthanasiés.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Euthanasie pour prélèvements post-mortem.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Il n’existe pas à ce jour d’alternative non animale pour étudier la réponse endothéliale dans leur environnement tissulaire. Le recours à l’expérimentation pour mener à bien ce projet est indispensable. Le but de cette étude est de conforter des données obtenues in vitro sur des cellules endothéliales afin d’implémenter un modèle de prédiction de devenir cellulaire suite à l’irradiation. A terme, si un tel modèle peut être établi il pourra devenir un outil d’alternative à l’expérimentation animale.
2. Réduction
Pour effectuer des tests statistiques sur des données histologiques des groupes de 8 animaux sont nécessaires afin d’en retirer une information robuste. Pour les analyses par cytométrie en flux spectrale des groupes de 8 animaux suffiront, car chaque analyse sera réalisée sur des dizaines de milliers de cellules (minimum 5 x 104 cellules par point), ce qui augmente significativement la puissance statistique. Les matrices de données générées par cytométrie en flux spectrale seront analysées par des outils statistiques de pointe dédiés et développés en collaboration avec le mathématicien/biostatisticien du service.
3. Raffinement
Concernant les conditions d’hébergement des animaux, des enrichissements seront placés dans les cages (tubes pour rongeurs, caches, copeaux, cotons,…). De l’eau dans des biberons ainsi que de la nourriture sous forme de croquettes seront disponibles ad libitum. Cet hébergement se déroulera dans des conditions de température et d’humidité régulées et contrôlées. Durant la totalité de l’expérience (arrivée des animaux jusqu’à l’euthanasie), un suivi quotidien des animaux sera assuré avec une attention particulière qui sera portée à tout signes comportementaux et cliniques montrant une souffrance animale (absence de mobilité, prostration, détresse respiratoire, …). Si ces signes anormaux sont observés, une euthanasie des animaux concernés sera réalisée. Concernant les irradiations, les souris seront maintenues endormies sous anesthésie volatile (isoflurane) durant chaque irradiation de manière à garantir leur sédation ainsi que leur immobilité. Puis les animaux seront pesés une fois par semaine afin de vérifier que la perte de poids ne dépasse pas 20 % par rapport au groupe témoin correspondant. Si tel était le cas, une euthanasie des animaux concernés sera réalisée.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Ce projet fera appel à des souris mâles âgées entre 8 et 10 semaines. Il s’agit d’un stade adulte (animaux de poids suffisant), classiquement utilisé dans les modèles d’irradiation localisées et permettant de se prémunir d’une hétérogénéité liée à l’âge. L’irradiation thorax entier de souris mâles est également un modèle pré-clinique parfaitement maîtrisé au sein du laboratoire depuis de très nombreuses années. Il sera néanmoins intéressant de poursuivre ultérieurement cette étude sur des souris femelles lors d’un futur projet.