Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 17/07/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-616779)
Pour savoir si des vagues de dépolarisation à la surface du cerveau perturbent les centres qui règlent le cœur et la respiration, 20 rats sont opérés sous anesthésie et tués avant tout réveil. La préparation chirurgicale dure deux heures trente et donne accès aux vaisseaux fémoraux, au cortex et au tronc cérébral, suivie d’une heure trente de déclenchement et d’enregistrement des dépolarisations. Le porteur indique que les animaux ne pourront ni survivre ni servir à un autre protocole après cet abord du cerveau. Il détaille dix rats pour l’étude, huit pour la mise au point des enregistrements et deux de majoration en cas de problème, et précise qu’un point limite atteint pendant la procédure entraîne la mise à mort immédiate.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Nous chercherons à connaître si des phénomènes de dépolarisations des cellules cérébrales ont un impact sur les centres qui régulent le cœur et la respiration. Nous émettons l’hypothèse que les dépolarisations corticales qui se propagent à la surface du cerveau de proche en proche, se propageant aussi vers ces centres. Celles-ci peuvent ainsi modifier la respiration l’homéostasie corporelle, telle que l’élimination du CO2 et l’oxygénation régulée par la respiration, de même que la perfusion des organes par le système cardiovasculaire. Ce mécanisme pourrait participer à l’instabilité de la pression artérielle observée après une agression cérébrale aigue.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
L’avenir de la réanimation neurologique va reposer sur la personnalisation des thérapeutiques mise en œuvre à partir de biomarqueur tel que les dépolarisations corticales (SD). Les résultats de ce projet permettront de mieux appréhender la physiopathologie menant à des lésions cérébrales secondaires et les modifications sur le système nerveux autonome après une lésion cérébrale aiguë. Une meilleure compréhension des données issues du monitorage multimodal permettra de préciser les origines des agressions cérébrales au lit du patient. Cela pourrait permettre d’ajuster précocement les thérapeutiques en cours et ainsi de réduire la quantité de lésions cérébrale à la fin du séjour en réanimation, avec pour objectif d’améliorer le devenir à long terme. Ces expérimentations pourront ainsi servir de base à une analyse plus détaillée des fonctions du tronc cérébral, et leurs changements après une agression cérébrale aiguë, sur des modèles animaux et en analysant les données de monitorage multimodal et d’imagerie des patients hospitalisés en réanimation.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux sont soumis à une procédure unique sans réveil. Au cours de cette procédure, les animaux sont anesthésiés puis une préparation chirurgicale de 2h30 permet un abord des vaisseaux fémoraux et du cerveau (cortex et tronc cérébral). Le déclenchement et l’enregistrement des dépolarisations corticales se font sur une durée de 1h30 avant l’euthanasie.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les deux procédures indépendantes de ce projet seront réalisées sous anesthésie générale sans réveil. Les animaux seront transférés depuis la cage de stabulation dans une cage similaire. Ils y seront isolés et transportés vers la pièce d’expérimentation jusqu’au début de la première étape de la procédure expérimentale (durée du transfert avant le début de l’anesthésie : 10min). Les animaux auront un accès ad libitum à l’eau et la nourriture. Aucune nuisance en termes d’environnement, de mobilité ou de douleur n’est prévue avant l’induction de l’anesthésie générale, sans réveil. Il n’y aura donc pas de nuisance pour les animaux : nuisance légère lors de l’induction de l’anesthésie.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
En fin de procédure, les animaux seront euthanasiés, car il ne pourront pas survivre ni être utilisé par un autre protocol après l’abord chirurgical du cerveau.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
L’analyse des changements d’activité des structures corticales et sous-corticales ainsi que des modifications physiologiques qui en découlent (changement de fréquence cardiaque, pression artérielle ou fréquence respiratoire), nécessite d’étudier un organisme vivant dans son ensemble. Une procédure sur tranche de cerveau ne permet pas d’étudier l’impact sur la régulation de la respiration, de la fréquence cardiaque ou de la pression artérielle. Les connaissances actuelles et la controverse qui existent autour de la propagation des dépolarisations corticales envahissantes au niveau des structures sous corticale ne permettent pas d’utiliser des modèles non-animaux. Les connaissances actuelles sont limitées quant aux mécanismes de propagation des SD ne permettant pas la modélisation informatisée des impacts sur le tronc cérébral. Il n’existe pas de modèle ex-vivo permettant de reproduire les interactions multicellulaires dans les différentes structures corticales et sous-corticales.
2. Réduction
Notre plan d’expérience est prévu avec un nombre d’animaux minimal de 10 animaux permettant d’effectuer des analyses statistiques descriptives (moyenne ou médiane et distribution) fiables. Un nombre de 8 animaux est prévue pour une étape de mise au point des enregistrements electrophysiologiques au niveau du tronc cérébral et des tehniques de clarifications de cereau de rat. Une majoration de 20% soit 2 annimaux est prévue en cas de problème expérimentaux rencontrés au cours du projet. Soit un total de 20 animaux. En cas de bon fonctionnement de la phase de mise au point et d’abscence de problème expériementaux, ce nombre sera réduit à un minimum de 10 animaux. Les expérimentations seront réalisées sans réveil. La réutilisation de ces animaux dans d’autres protocoles ne sera pas possible. Si des animaux adultes déjà utilisés par d’autres protocoles comportementaux, ou la reproduction, sans altération de leurs physiologies sont mis à disposition par les utilisateurs de l’animalerie ils pourront être utilisés dans ce protocole. Les données répété des différent temps expériemntaux seront comparées par un test apparié.
3. Raffinement
Tout au long de leur période de stabulation, les rats seront hébergés en groupes de 3 à 5 animaux dans des cages présentant des éléments d’enrichissement (e.g., nesting cup, tunnel, brique Carfil) avec boisson et alimentation ad libitum ce qui minimisera l’angoisse de ces animaux. Concernant la douleur, une injection sous-cutanée de buprénorphine sera pratiquée avant tout acte chirurgical pour obtenir un effet analgésique et une injection sous-cutanée d’anesthésique local (lidocaïne pour une action rapide + ropivacaïne pour une action prolongée sur l’ensemble de la procédure) sera réalisée au niveau du scalp et en regard des vaisseaux fémoraux pour obtenir un effet analgésique supplémentaire. La profondeur de l’anesthésie sera ajustée au cours de la procédure en fonction d’une grille décrivant les réactions de l’animal au pincement de la patte ou de la queue. En cas de survenue de points limite pendant la procédure, les animaux seront euthanasiés.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Nous avons choisi le rat, car c’est l’espèce la plus utilisée dans l’étude du métabolisme et de la vascularisation cérébrale. De plus, les changements vasculaires observés au cours des dépolarisations corticales envahissantes sont proches de ceux observés chez l’homme, contrairement à la souris. En effet, nous avons pu étudier préalablement les changements de concentrations cérébrales de glucose et de lactate engendrés par une dépolarisation corticale envahissante après un traumatisme crânien grave chez le rat. Le choix de ce modèle nous permettra de comparer nos résultats à ceux obtenus par d’autres équipes. Nous utiliserons des rats adultes de 12 à 14 semaines. Il s’agit d’une étude chez l’animal ayant atteint un stade mature d’un point de vue cérébral et non d’une étude concernant le développement ou le vieillissement.