Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 18/12/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-478642)
L’exposition professionnelle aux nanoplastiques, sur les sites de recyclage ou en impression 3D, sert de motif à ce suivi de nanoparticules de plastique PET dans l’organisme. 40 rats, 20 femelles et 20 mâles, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Sous anesthésie, chacun est intubé et reçoit dans la trachée une solution de nanoparticules marquées au carbone 14, avant réveil par antidote, puis un séjour d’un à cinq jours en cage à métabolisme pour collecter urines et selles. Ils sont tués par groupes de quatre à 1 heure, 4 heures, 24 heures, 7 jours et 28 jours, pour mesurer la radioactivité du sang, des poumons, du foie, des reins, de la rate, du cerveau et des organes reproducteurs. Le porteur retient le rat comme l’espèce préconisée par les recommandations de l’OCDE en toxicocinétique.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les nanoplastiques sont omniprésents dans l’environnement mais aussi sur certains lieux de travail (sites de recyclage, usines de production de textiles, entreprises d’impression 3D,…). Cependant peu de d’informations sont disponibles quant à leur devenir dans l’organisme à la suite de l’exposition des salariés. En milieu professionnel, l’inhalation est la voie majeure d’exposition à ce type de particules. Afin de suivre la distribution dans l’organisme, la méthode la plus sensible consiste à utiliser des particules radiomarquées. Ce projet a donc pour objectif d’étudier le devenir et la distribution dans l’organisme ainsi que l’élimination (toxicocinétique) sur une période maximale de 28 jours chez le rat de nanoparticules de polyéthylène téréphtalate (PET) marquées avec un traceur radioactif, le carbone 14. Cette analyse de toxicocinétique se fera après l’administration directe des nanoparticules dans le poumon de rats après intubation de l’animal sous anesthésie générale (administration par instillation intratrachéale).
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet apportera des connaissances nouvelles sur la toxicocinétique de nanoparticules de PET. Au-delà des données de biodistribution, il pourra aider à développer des modèles de toxicocinétique permettant de limiter le recours aux animaux de laboratoire. Il sera aussi une source d’information sur la potentielle dangerosité de ces nanoparticules administrées par voie pulmonaire dans d’autres organes que le poumon en fonction des quantités détectées.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Cinq groupes de 4 rats femelles et cinq autres groupes de 4 rats mâles recevront, sous anesthésie (à l’aide de médicaments spécifiques), une solution contenant des nanoparticules marquées avec un traceur radioactif, le carbone 14 par instillation dans les voies respiratoires. Après l’administration, les rats seront réveillés grâce à une injection d’un médicament antidote spécifique. L’ensemble de l’expérience (anesthésie, instillation, et réveil des animaux) ne durera pas plus d’une heure. Les rats seront ensuite mis à mort à différents temps : 1 heure, 4 heures, 24 heures, 7 jours et 28 jours après l’administration des nanoparticules. Les animaux seront mis à mort dans le respect du bien-être animal. Divers fluides et organes (sang, poumon, ganglions lymphatiques proches des poumons, foie, reins, rate, cerveau, organes reproducteurs mâles et femelles) seront prélevés pour mesurer la radioactivité qu’ils contiennent. Les rats mis à mort 24 heures après l’administration de nanoparticules seront placés dans des cages spéciales (cages à métabolisme) pendant cette période post administration de 24 heures afin de collecter leurs urines et leurs selles. Ceux mis à mort après 7 jours ou 28 jours seront également placés dans le même type de cages pendant une période pouvant aller jusqu’à 5 jours, en fonction des niveaux de radioactivité observés dans leurs urines et leurs selles.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Au-delà de l’inconfort causé par l’anesthésie et l’instillation intratrachéale, le projet aura un impact limité sur le bien-être des animaux. Le placement en cage à métabolisme pendant 24 h ou jusqu’à 5 jours pour les temps post-exposition 7 jours et 28 jours consistera la plus grande source d’inconfort post-exposition. Il n’est pas attendu que la quantité de particules administrée ou la dose de radioactivité aient une incidence majeure sur la santé des animaux.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux sont mis à mort à la fin de la procédure afin de collecter le sang et les tissus d’intérêt dans l’objectif de quantifier la radioactivité présente et ainsi estimer la biodistribution des nanoparticules.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
A ce jour, en l’absence de connaissances suffisantes, il est nécessaire d’utiliser des animaux de laboratoire pour étudier la biodistribution dans l’organisme entier et l’excrétion de nanoparticules de PET. Ces travaux concourront cependant à développer des modèles mathématiques de toxicocinétique permettant à terme de limiter le recours à des animaux de laboratoire.
2. Réduction
Grâce au recours à des nanoparticules de PET radiomarquées, il ne sera pas nécessaire de disposer de groupes témoins pour analyser les résultats. Par ailleurs, le nombre d’animaux utilisés est réduit au minimum nécessaire pour pouvoir interpréter les résultats. Enfin, cette étude portera tout d’abord sur le temps 24 heures. Les temps plus courts (1 et 4 heures) ou longs (7 et 28 jours) ne seront réalisés qu’en fonction des résultats obtenus sur les temps courts et de la sensibilité de la méthode.
3. Raffinement
Les administrations par instillation intratrachéale seront réalisées sous anesthésie. En dehors de la période de 24 heures (ou éventuellement 5 jours pour les groupes 7 jours et 28 jours) en cage à métabolisme, les animaux seront hébergés par deux en présence d’enrichissement adapté (tunnel en polycarbonate rouge). Au vu des données de la littérature et de notre expérience, les procédures expérimentales utilisées dans ce projet ne sont pas considérées comme générant une souffrance sévère chez l’animal. Les points limites suivants seront cependant appliqués: 1) perte de poids supérieure à 20% au cours de la procédure; 2) modification de l’apparence physique (défaut de toilettage, piloerection importante); 3) altération de la respiration; 4) difficulté à se mouvoir et 5) détresse marquée lors de la manipulation. L’atteinte de points limite entrainera la mise à mort de l’animal dans le respect du bien-être animal. L’évaluation de cette atteinte de points limites sera réalisée au travers d’une grille de score.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le rat de laboratoire possède un système pulmonaire relativement évolué présentant de nombreuses similitudes avec celui de l’être humain. Les données de toxicocinétique chez cette espèce sont extrapolables à l’être humain. Le rat est l’espèce préconisée dans les recommandations internationales (en particulier celles de l’OCDE) relatives à l’étude de la toxicocinétique des agents chimiques. Des animaux jeunes adultes de 10 semaines seront utilisés. Cela correspond à un stade du développement en accord avec les études de toxicologie qui requièrent des animaux jeunes et exempt de toute pathologie.