Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 07/11/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-056554)
Écartés du circuit commercial parce que l’anesthésique employé n’a pas d’autorisation de mise sur le marché chez le porc, les 27 animaux de ce projet doivent être soit confiés à une association par l’intermédiaire du GRAAL, soit tués par injection létale et éliminés par l’équarrissage. Ils vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, quatre biocapteurs à microaiguilles suturés à la peau du dos ou derrière les oreilles, portés de 24 heures à 7 jours en hébergement individuel, un isolement que le porteur reconnaît stressant pour une espèce grégaire. Chaque porc est anesthésié deux fois, dont une jusqu’à quatre heures avec cathéter, prélèvements sanguins répétés et injections provoquant une hyperkaliémie qui expose à un arrêt cardiaque, et peut être réutilisé pour quatre itérations espacées de dix jours. Le dispositif est destiné au suivi des maladies rénales chroniques, mais le porteur indique qu’aucune analyse statistique n’est prévue et que l’effectif correspond à une estimation haute du nombre d’itérations nécessaires pour que le capteur fonctionne.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les affections rénales chroniques sont des maladies évolutives se traduisant par une importante dégradation de sa qualité de vie. En effet, en phase terminale le patient a besoin de dialyses régulières voire d’une transplantation d’organe. Le suivi des patients comprend des prises de sang régulières pour surveiller l’évolution de la maladie et des prises de sang rapprochées durant les phases de décompensation. Les délais dans la réalisation des analyses puis dans la réception des résultats peuvent conduire à des retards dans l’ajustement de traitement voire à des hospitalisations en urgence. L’analyse en temps réel des concentrations des biomarqueurs permettrait un suivi plus simple, moins contraignant, et une réponse plus rapide aux évolutions des symptômes, avec une prise en charge plus adaptée. Le dispositif testé dans ce projet est un biocapteur portable à placer sur la peau et mesurant en continu 2 biomarqueurs couramment utilisés par les néphrologues : le potassium et le glucose. Ce patch contient un réseau de microaiguilles (
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les résultats du projet pourraient présenter plusieurs bénéfices sur le long terme, sur le plan médical et sur le plan scientifique. Le projet pourrait etre bénéfique aux patients car il s’inscrit dans le cadre du développement d’un instrument destiné à l’amélioration du suivi des affections rénales chroniques. Un meilleur suivi de ces maladies permettra d’améliorer les conditions de vie des patients en les maintenant plus longtemps à des stades précoces de la maladie auxquels sont associés des symptômes et/ou des contraintes médicales mineures. Cela sera permis par un suivi facilité, un traitement plus adapté et ajusté plus rapidement. Additionnellement, le dispositif permet de remplacer les prises de sang comme moyen de suivi de l’évolution de l’état des reins. Ceci présente 3 avantages : – Une diminution des contraintes de déplacement pour le patient, et donc un suivi quotidien simplifié – Une augmentation du nombre de points de mesure permises par le capteur ce qui offre une image plus précise de l’évolution de ces concentrations au cours du temps aidant ainsi les médecins – Les informations étant directement transmises au médecin et au patient, il est possible de réagir plus rapidement pour adapter le traitement médical et/ou le comportement du patient (alimentation notamment) si besoin. Au-delà des bénéfices induits directement par l’utilisation de ce capteur à l’avenir, les résultats de cette étude, ainsi que des prochaines permettront d’ouvrir la voie au développement d’autres capteurs du même type adaptés au diagnostic, au suivi et/ou au traitement d’autres pathologies. D’un point de vue scientifique, un des objectifs de cette étude est de démontrer l’existence d’un lien utilisable pour la mesure en continu entre la kaliémie sanguine et la concentration de potassium dans le fluide interstitiel, où est effectuée la mesure. En effet, si des liens sur des mesures ponctuelles ont déjà été observés, aucun lien de ce type n’a été démontré à ce jour pour des mesures dynamiques et une preuve dans ce sens ouvrirai de nouvelles perspectives dans le domaine de la mesure en continu de la kaliémie dans le fluide interstitiel.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux d’études seront anésthésiés à deux reprises: – Une anéthésie de courte durée (une vigntaine de minutes) pour la pose des biocapteurs (4 capteurs par animal positionnés sur le dos ou derrière les oreilles, suturés à la peau), – Une anésthésie de longue durée (jusqu’à 4h) pour les tests de mesures. Au cours de cette deuxième anésthésie, les animaux seront cathéterisés afin de faciliter l’administration des solutés et les prélèvements sanguins. Une fois les biocapteurs mis en place, les animaux seront hébergés en individuel pour une durée allant de 24h à 7 jours. Cet isolement peut être source de stress chez cette espèce grégaire.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
1 – Le port du capteur peut potentiellement provoquer des effets secondaires chez l’animal, que ce soit dû à une réaction aux aiguilles insérées dans la peau ou bien à l’adhésif utilisé. 2 – Effets secondaires dûs à l’anesthésie (hypotension, hypoxie, réaction anaphylactique). 3 – Effets secondaires liés à l’injection de solution de biomarqueurs : Une hyperkaliémie crée un risque de complication cardiaque pouvant aller jusqu’à l’arrêt cardiaque. 4 – Effets secondaires liés aux prélèvements sanguins
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux ayant participés à la procédure expérimentale ne pourront pas retourner dans le circuit commercial car l’anésthésique utilisé n’a pas d’AMM chez le porc. Il y a donc deux issues possibles pour les animaux: 1) Rehabilitation des porcs en passant par Le GRAAL. Ces derniers seront placés dans des Associations ou Refuges avec un contrat spécifiant que l’animal ne pourra en aucun cas entrer dans la chaîne alimentaire. 2) Les animaux seront euthanasiés par injection lethale d’anesthésique jusqu’à l’arrêt cardiaque. Les carcasses seront éliminées par la filière de l’équarrissage.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Des études bibliographiques et des tests de biocompatibilité (notamment de cytotoxicité en culture cellulaire et d’extraction) seront menés en parallèle de cette étude, toutefois ces résultats sont limités et ne remplacent pas une observation in-vivo. De même, des résultats préliminaires ont été obtenus concernant la performance analytique du capteur en conduisant des tests in-vitro. Toutefois, ce résultat ne peut pas etre directement extrapolé pour l’utilisation du capteur in-vivo car l’environnement de mesure de la peau est radicalement différent de celui des tests in-vitro. Ces derniers incluent l’utilisation de solutions prélevées, de peaux d’animal mort ou de peaux artificielles, toutefois, cela n’est pas suffisant. Il est aussi difficile de simuler informatiquement un environnement aussi complexe. En effet l’impédance des tissus, les concentrations des molécules, la répartition des molécules cibles dans l’environnement et la dynamique de ces paramètres ont une influence importante et ne peuvent etre testés qu’in-vivo. Additionnellement, cela permet de tester l’effet de la réaction immunitaire sur l’évolution de la qualité de la mesure dans le temps et notamment une diminution du signal dû à une colonisation de la surface des électrodes de mesure par des cellules immunitaires ou d’autres effets de bio-encrassement.
2. Réduction
27 animaux maximum seront nécessaires. Cette étape est itérative, chaque itération permet d’optimiser le capteur et l’algorithme de mesure en fonction des résultats de la précédente jusqu’à atteindre un résultat satisfaisant. Le nombre d’itérations, et donc d’animaux nécessaires, dépendra des résultats obtenus durant l’étude. Le nombre d’animaux indiqué correspond donc à une estimation haute du nombre d’itérations qui seront nécessaires pour que le capteur fonctionne correctement et pour valider le résultat. Dans un cas idéal, 1 animal serait suffisant pour optimiser le capteur et 3 pour valider le design et l’algorithme. Chaque animal pourra etre réutilisé pour un maximum de 4 itérations, chacune espacée d’au moins 10 jours. Aucune étude statistique n’est prévue sur cette étude. A ce stade, la performance analytique est établie de manière individuelle pour chaque capteur.
3. Raffinement
Les animaux seront hébergés en case individuelle afin d’éviter que les animaux ne s’arrachent les dispositifs entre eux. Néamoins, les animaux pourront maintenir les contacts physiques (groin à groin), olfactifs, visuels et auditifs avec leurs congénères à travers les barrières. Dans chaque case, des objets à manipuler (jouets à mâcher, balles, cordes ou chaînes) seront mis à disposition. De la compote de pomme ou morceaux de fruits seront également mis à disposition. Les enrichissements seront renouvelés chaque semaine. Les animaux seront suivis quotidiennement afin de vérifier leur état général, la prise alimentaire, la prise de boisson et l’émission de fèces. L’absence de réaction au dispositif sera également contrôlée. Des points-limites adaptés ont été définis afin de limiter et de prendre en charge précocement toute souffrance. Les prélèvements sanguins seront réalisés sous anesthésie afin de limiter le stress pour ces protocoles invasifs comprenant notamment la pose d’un cathéter pour une durée de 4 heures, des prélèvements sanguins réguliers ainsi que des injections pouvant provoquer des états d’hyperglycémie et d’hyperkaliémie. Durant les procédures invasives, le niveau des biomarqueurs sanguins seront suivis en temps réel donc le contrôle des paramètres vitaux pourra etre réalisé dès l’apparition des premiers signes alarmants. Les procédures invasives seront espacées d’au moins 10 jours afin de permettre le repos et le rétablissement de l’animal entre deux phases.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Pour cette étude, le choix de l’espèce animale s’est porté sur le porc pour plusieurs raisons : – La structure de la peau des porcs est similaire à celle de la peau humaine, elle fournit un environnement adapté pour tester les capacités des capteurs – L’épaisseur de la peau des porcs est similaire à celle de la peau humaine à certains emplacements du corps (oreilles,cou…) – La concentration des analytes cibles dans le sang des porcs est similaire à celle que l’on trouve chez l’homme. Les porcs utilisés seront des porcs juvéniles d’environ 30 kg. A ce stade de développement, les animaux sont facilement manipulables.