Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 18/03/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-421937)
Irradiées au thorax sous anesthésie, puis gardées jusqu’à six mois avant d’être tuées pour prélever leurs poumons, 1 000 souris subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère pour 792 d’entre elles, léger pour 208. Le porteur indique que les doses employées provoquent une fibrose pulmonaire au-delà de trois mois et que les animaux peuvent finir en détresse respiratoire, voire mourir avant le terme. Parmi les bénéfices attendus, il place l’anticipation de l’arrivée de cette technique en clinique et l’acquisition de compétences par son institut. Il écrit aussi vouloir « saisir l’opportunité du positionnement de l’institut et de la France » sur la question.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La radiothérapie est l’une des pierres angulaires du traitement du cancer. Les avancées technologiques de ces dernières années ont permis une amélioration considérable de la balistique des traitements mais les complications liées aux tissus sains restent la principale limitation à cette technique. Il est donc essentiel de trouver de nouvelles modalités de traitement qui permettraient de mieux protéger les tissus sains tout en garantissant un bon contrôle tumoral. Les techniques de fractionnement spatiale de la dose (SFRT) comme les mini faisceaux de radiothérapie (MBRT) sont de nouvelles modalités innovantes et très prometteuses qui utilisent une méthode radicalement différente pour l’administration de la dose : le fractionnement spatial de la dose. De nombreuses études précliniques ont montrés que le fractionnement spatial de la dose active des mécanismes radiobiologiques spécifiques qui conduisent à une meilleure préservation des tissus sains tout en maintenant un contrôle tumoral équivalent voir supérieur. Ces études précliniques ainsi que le traitement récent des deux premiers patients mettent en évidence que la MBRT est une technique très prometteuse. Bien que le potentiel de la SFRT ait été mis en évidence, il est essentiel de mieux comprendre les mécanismes biologiques sous-jacent à cette technique et sa relation avec le fractionnement spatial de la dose. Afin de mieux comprendre comment la modulation de paramètres physiques et dosimétriques affectent la réponse biologique, il est nécessaire de conduire de nouvelles études précliniques. Ce projet se focalisera sur le compartiment vasculaire qui est très affecté par les rayonnements. En effet, d’un point de vue physiopathologique, le compartiment vasculaire, à l’interface entre le sang et les tissus, a été démontré comme jouant un rôle clé dans l’initiation la progression des lésions au tissu sain après radiothérapie. L’impact du fractionnement spatial de la dose sur le compartiment vasculaire au niveau du tissu sain est mal connu car très peu étudié et probablement que les paramètres physiques, comme le volume irradié, jouent un rôle déterminant dans les effets biologiques observés aigues et tardifs.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les enjeux autour de ces nouvelles techniques de radiothérapie en particulier le fractionnement spatial de la dose ici (SFRT) sont nombreux : • Anticiper l’émergence susceptible d’être très rapide de ces techniques en clinique. • Questionner la justification de ce type de techniques en termes de radioprotection des patients, puisqu’elle repose sur un changement de paradigme important. • Saisir l’opportunité du positionnement de l’institut et de la France autour de cette question • Acquérir des connaissances et des compétences autour des concepts liés aux modifications du volume d’irradiation pour alimenter l’expertise concernant la radioprotection des patients.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront anesthésiés, irradiés localement sous anesthésie chimique (durée max de 20 min), maintenus 1 semaine, 1 mois, 3 mois ou 6 mois en cage d’hébergement dans les conditions classiques de l’animalerie, puis sédatés profondément afin d’être euthanasiés avant le prélèvement des poumons. Les seules manipulations réalisées sur animal vigile seront les pesées (2 fois par semaine les deux premiers mois puis une fois par semaine). Selon les groupes expérimentaux, certains animaux seront anesthésiés pour réaliser une imagerie scanner ou une échographie (durée maximale de 10 min, maximum 4 fois). Aucune autre manipulation ne sera réalisée.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Des effets indésirables pourront être occasionnés par l’exposition aux rayonnements ionisants. Le modèle d’irradiation du thorax entier à 18 Gy à a été bien caractérisé dans notre laboratoire lors de projets précédents et a montré que les doses délivrées sont fibrosantes au niveau pulmonaire au temps tardifs (plus de 3 mois après irradiation). Aux temps les plus tardifs de l’étude (, les animaux pourraient être en détresse respiratoire voire décéder. Les animaux devront donc être surveillés de près et euthanasiés en cas d’atteinte importante de leur bien-être. Compte-tenu de l’objectif qui est d’étudier la réponse vasculaire pulmonaire de ces nouvelles stratégies thérapeutiques, il est nécessaire de fixer un temps d’étude long, ici de 6 mois, pour toutes les études envisagées.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux seront mis à mort à la fin des procédures expérimentales afin de pouvoir collecter les tissus pour les analyses.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Il n’existe pas d’alternative non animale à ce jour concernant l’étude de la réponse moléculaire des cellules endothéliales dans leur environnement tissulaire, qui joue un rôle sur la réponse moléculaire des cellules. L’utilisation d’animaux vivants est indispensable à cette étude. Il est à noter que ce projet vise à contribuer à l’établissement d’un modèle de prédiction du risque de toxicité sur cellules in vitro. A terme, il pourra donc servir à remplacer l’expérimentation animale par un modèle in vitro pour évaluer la toxicité de l’irradiation.
2. Réduction
Les études sur les lésions pulmonaires causées par la radiothérapie dépendent beaucoup de la physiologie des animaux utilisés. Pour faire des tests statistiques sur les analyses histologiques, les microscans, les analyses moléculaires en cytométrie ou les analyses d’expression génique, il faut des groupes de 10 animaux. Pour les analyses génétiques, des groupes de 4 à 6 animaux suffisent, car ces tests utilisent des milliers de cellules par échantillon, augmentant la précision des résultats. Selon les données obtenues, différents tests statistiques peuvent être utilisés : un ou plusieurs tests, paramétriques ou non.
3. Raffinement
Tous les animaux du projet seront surveillés afin de vérifier que la perte de poids ne dépasse pas 20 % du poids du groupe témoin Ils seront pesés 2 à 3 fois par semaine dans les 3 premières semaines après l’irradiation, puis 1 fois par semaine jusqu’aux temps 3 et 6 mois. Des observations de signes comportementaux et cliniques (absence de mobilité, prostration, signes de détresse respiratoire) seront effectuées. L’observation de signes comportementaux ou cliniques anormaux pendant plus de 3 jours entraînera l’euthanasie. Lors des irradiations, les souris seront anesthésiées sous anesthésie chimique. Afin d’assurer un meilleur réveil, elles seront placées en thermacage dès la fin de l’irradiation. Des poches d’eau gélifiées ainsi que des croquettes seront également placés dans les cages de transport. Les souris de cette souche pouvant montrer des signes d’agressivité, des enrichissements supplémentaires seront mis dans les cages (bâtonnet en bois, dôme en carton, coton, papier kraft si nécessaire).
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris est un modèle bien caractérisé et qui est le plus utilisé dans les études précliniques. C’est un modèle très utilisé au sein du laboratoire dans des protocoles d’irradiation thoracique pour comprendre le rôle de l’endothélium vasculaire dans les lésions pulmonaires radio-induites. Les animaux seront utilisés à l’âge de 8 à 10 semaines, ce qui correspond au stade jeune adulte. On choisit des souris de même âge, et jeunes adultes, pour éviter l’éventuelle hétérogénéité de la réponse liée à l’âge. Il s’agit de la gamme d’âge classiquement utilisée pour ce modèle d’irradiation localisée. Comme tenu du caractère agressif des souris mâles, ils seront hébergés par 3 à 4 avec un enrichissement augmenté par rapport aux standards de l’animalerie.