Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 24/10/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-394898)
Une chirurgie de trente minutes pour implanter des matériaux phosphocalciques dans l’os, puis jusqu’à trois passages d’imagerie sous anesthésie sur un autre site, à huit kilomètres de route : 55 rats vont être utilisés ainsi, tous tués à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Le porteur admet un risque de mortalité pendant et après l’opération, au point de prévoir l’abandon de la procédure si elle dépasse 10 %, et décrit un gonflement, une perte de liquide et un repli des animaux. Il écrit pourtant qu' »aucun autre effet indésirable n’est attendu ». La mise à mort sert à prélever les tissus osseux pour les passer au scanner haute résolution et les analyser en histologie.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La prise en charge des grandes pertes osseuses survenant à la suite d’une pose de prothèse, d’un accident, d’une infection ou de l’ablation d’une tumeur, se heurte aujourd’hui encore à des difficultés dans la récupération des fonctions de l’os, ce qui entraîne des hospitalisations prolongées et des coûts importants pour le système de santé. Les biomatériaux à base de phosphate de calcium sont largement utilisés en chirurgie orthopédique comme substitut osseux ou revêtement de surface en raison de leurs propriétés similaires à celles de l’os. Cependant, des progrès restent encore à faire pour limiter l’inflammation et le risque infectieux associés à leur utilisation. La modification de ces matériaux avec du zinc, du strontium ou du cuivre, apparaît comme une stratégie prometteuse pour contrôler l’inflammation induite par les biomatériaux et favoriser la reconstruction osseuse. Par ailleurs, réaliser une mise en forme 3D des matériaux est un paramètre fondamental à considérer pour améliorer la régénération osseuse. L’objectif de ce projet est donc d’évaluer l’effet de matériaux contenant du cuivre, du zinc et du strontium, mis en forme en 3D par deux procédés différents, sur la régénération ossseuse chez le rat. Ce travail permettra, par l’implantation de ces matériaux, d’accéder à l’ensemble des réactions de l’hôte afin de valider leur efficacité clinique. Le projet sera réalisé sur deux sites, l’EU1 pour la chirurgie et l’EU2 pour l’imagerie.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
La stratégie de référence actuelle pour favoriser la régéneration osseuse consiste en une greffe d’os provenant du patient lui-même ce qui nécessite un second site d’intervention chirurgicale et induit une augmentation de la morbidité ainsi qu’une période de convalescence plus importante pour le patient. De plus, la faible disponibilité de ce matériel biologique rend cette approche inenvisageable pour les grands défauts osseux. Les autres approches de greffe (tissu provenant d’un autre individu ou d’une autre espèce) permettent de disposer de plus grandes quantités de matériel mais posent de sérieuses questions quant aux risques d’infections et de transmission de maladies. Dans ce contexte, le recours aux matériaux contenant des ions augmentant leurs capacités a emergé comme une alternative prometteuse aux greffes de tissus. Ils permettraient, grâce aux ions notamment, de limiter l’inflammation et le risque infectieux associés à l’implantation du matériau et à la procédure chirurgicale. Les résultats de cette étude permettront d’évaluer concrètement l’effet des matériaux testés sur la régénération osseuse et ainsi d’obtenir de meilleurs résultats pour les patients en clinique.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux auront une intervention chirurgicale de 30 min sous anesthésie générale pour la procédure au sein du premier établissement utilisateur. Ils seront également soumis au maximum à trois deux séances d’imagerie de 15 min, sous anesthésie générale, au sein du second établissement utilisateur.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Toute approche chirurgicale implique un risque de mortalité lors de l’intervention et après. Néanmoins, si la mortalité en lien avec la réalisation de la chirurgie est supérieure à 10% la procédure complète sera abandonnée. Une légère perte de poids des animaux, classiquement constatée après les interventions chirurgicales est attendue dans les tous premiers jours avant une reprise de poids classique ensuite. Un gonflement, une perte de liquide et une irritation, susceptibles d’engendrer une diminution de l’activité de l’animal, peuvent nuire à la bonne alimentation et donc mener à une perte de poids voire à un comportement de repli. A notre connaissance, aucun autre effet indésirable n’est attendu.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A l’issue de la procédure tous les animaux seront euthanasiés afin de prélever les tissus osseux et observer la régénération osseuse par scanner à haute résolution et analyses histologiques et immunohistochimie.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
A notre connaissance, il n’y a pas d’alternative non animale efficace pour étudier la régénération osseuse et la récupération des fonctions motrices associée. Les modèles d’étude mimétiques d’organes isolés ne peuvent pas fournir une réponse pertinente. Les mécanismes complexes de régulation des différents tissus et du système immunitaire ne sont pas accessibles en dehors de modèles impliquant un animal complet. Les données sur ces régulations complexes et multifactorielles sont encore trop minimalistes en l’état actuel des connaissances scientifiques pour envisager une modélisation numérique susceptible de répondre à notre hypothèse. L’implantation chez l’animal apparait ainsi nécessaire pour étudier la réaction de l’intégralité de l’hôté vis-à-vis du biomatériaux et de conclure quant à ses propriétés de régénération.
2. Réduction
Sur la base de nos expériences précédentes, un nombre optimisé d’animaux (10 par groupe) sera employé pour ces procédures afin que les valeurs obtenues soient exploitables sur le plan statistique en fin d’expérimentation. Une logique d’arrêt des procédures est de plus mise en place : en cas de dépassement par 3 animaux par groupe des points limites, la procédure sera interrompue. Des tests statistiques adaptés à nos effectifs seront utilisés.
3. Raffinement
Lors de leur arrivée à l’animalerie, une période de d’acclimatation d’une semaine minimum sera appliquée afin que les rats s’acclimatent à leur nouveau lieu d’hébergement. Les cages seront enrichies de matériaux (kraft, carton…) permettant aux animaux d’améliorer leur cage. A chaque intervention les animaux seront endormis afin de limiter le stress et la douleur. Du fait de l’intervention chirurgicale, une douleur après l’opération sera anticipée avec l’utilisation de médicaments antidouleurs. Un suivi rapproché (2 fois par jour) sera effectué sur les trois premiers jours et si des signes d’inconfort étaient détectés. Le suivi des animaux se fera ensuite 1 fois par jour. Des points limites ont été mis en place afin de suivre le bien être animal tout au long de la procédure. Les animaux seront finalement euthanasiés après anesthésie générale. Afin de réaliser les analyses par imagerie, sur un site distant abritant la plateforme dédiée, les animaux seront transportés par véhicule personnel climatisé afin de consevrer une température optimale pour les animaux de 20°C, (8 km, environ 10 minutes). Le transport sera effectué dans des cages de transport propres, spécifiquement préparées, et les animaux seront remis dans des cages habituelles avec eau et nourriture à volonté dès leur arrivée. Le retour s’effectuera de la même manière.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La réalisation de ce type d’études chez le rat est décrite et validée dans la littérature. Le modèle est adapté pour correctement répondre à notre question scientifique en lien avec la régénération osseuse. Dans le but de se placer dans des conditions expérimentales les plus représentatives de la réalité physiologique rencontrée en médecine humaine et permettre une technique chirurgicale reproductible, les rats utilisés seront des rats adultes âgés de 12 semaines au moment de la procédure.