Procédures sans réveil

Pour comparer deux agents de contraste destinés à l'angiographie par résonance magnétique, 9 cochons sains de 40 kg vont être utilisés, sept dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et deux opérés sous anesthésie sans jamais être réveillés. Chaque animal reçoit les deux produits à une semaine d'intervalle, sous anesthésie générale avec intubation et après un jeûne de quinze heures, l'injection dans la veine auriculaire pouvant provoquer un hématome. Le porteur annonce un prélèvement d'intestin incompatible avec un réveil chez trois des neuf animaux, quand le tableau des gravités n'en déclare que deux sans réveil. Le retour à l'élevage d'origine est écarté pour des raisons sanitaires, ce qui condamne les autres à la mise à mort.

Objectifs

L’angiographie par résonance magnétique (MRA) avec injection d’un agent de contraste est une technique qui permet de détecter des lésions vasculaires chez des patients atteints de pathologies artérielles, en utilisant l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). L’objectif de ce projet est de comparer deux produits de contraste à dose réduite. Il s’agit ici de confirmer l’efficience de ces doses réduites, dans une logique de diminution du produit de contraste résiduel, ainsi que son efficacité sur des lésions vasculaires et tissulaires. Dans cette étude le recours à l’animal (porc sain) a été choisi car l’imagerie peut s’effectuer avec des protocoles d’angiographie transposables directement à l’humain.

Bénéfices attendus

Sur le court terme, ce projet va permettre de documenter l’efficacité d’un nouvel agent de contraste lors d’une angiographie par résonance magnétique, de l'imagerie tissulaire, et de déterminer ses performances et ses limites dans cette application médicale. Sur le plus long terme, ce projet s’inscrit dans l’intérêt clinique des patients, en effet le praticien hospitalier pourra déterminer la meilleure posologie à attribuer aux patients tout en préservant les mêmes performances que les agents de contraste actuellement sur le marché.

Procédures

Les animaux de la pré-étude subiront 1 séance d'imagerie par résonnance magnétique sous anesthésie générale d'une durée de 1 heure, durant laquelle ils recevront 1 injection de produit de contraste (injection lente sur 5 minutes). Les animaux de l'étude principale subiront 2 anesthésies générales à 7 jours d'intervalle. La 1ère anesthésie permettra une séance d'imagerie par résonnance magnétique d'une durée de 1 heure, durant laquelle ils recevront 1 injection de produit de contraste (injection lente sur 5 minutes) et 1 prise de sang (durée 2 minutes) sous anesthésie générale. Lors de la 2ème anesthésie générale 7 jours après, LES animaux subirONT de nouveau une séance d'imagerie par résonnance magnétique d'une durée de 1 heure, durant laquelle ils recevront 1 injection de produit de contraste (injection lente sur 5 minutes) et 1 prise de sang (durée 2 minutes) sous anesthésie générale. 3 ANIMAUX SUBIRONT UNE INTERVENTION CHIRURGICALE DE PRELEVEMENT D'INTESTION GRELE SOUS ANESTHESIE GENERALE D'UNE DUREE DE 3 HEURES.

Impact sur les animaux

Les complications d’une anesthésie sont rares. En cas d’irritation de l’appareil respiratoire supérieur (liée à l’intubation), un anti inflammatoire non stéroïdien sera administré. L’injection des produits de contraste à la veine auriculaire ainsi que les médicaments par voie intraveineuse peuvent entrainer un hématome. La manipulation lors des anesthésies et la mise à jeun peuvent entraîner un stress. Les produits qui seront injectés aux sujets sont des agents de contraste destinés à l’usage chez l’homme. Les produits de contraste ont globalement un excellent profil de tolérance, avec une élimination rapide. Concernant les effets potentiels chez l’animal, ils sont considérés comme très faibles. Par conséquent, il n’est pas attendu de toxicité particulière dans cette étude chez le porc.

Devenir

Une fois les procédures effectuée, les animaux seront euthanasiés. En effet le retour à l'élevage d'origine est impossible pour des raisons sanitaires. DE PLUS 3 DES 9 ANIMAUX AURONT SUBI UN PRELEVEMENT D'INTESTIN INCOMPATIBLE AVEC UN REVEIL.

Remplacement

Pour s'assurer de l'efficacité réelle des agents de contraste, des tests in vivo sont indispensables. En effet, le recours aux animaux permet d’avoir des modèles ayant de fortes homologies avec l’humain, soulignant ainsi le transfert possible des résultats vers l'humain. Cela permet également de prendre en considération le comportement des agents de contraste au sein des différents organes. Le projet sera conduit sur des porcs ayant un poids d’environ 40 kg. Le modèle porcin est déjà validé pour les études cardiovasculaires. Le choix de cette espèce nous permettra de comparer nos résultats aux données de la littérature et d’avoir des résultats proches de ceux attendus chez l’humain. Nous avons décidé d’utiliser des porcs sains de 40 kg car ils présentent des homologies avec l’humain, notamment un rapport poids du coeur sur poids du corps équivalent. En effet, la majorité des études sur le système cardiovasculaire est effectuée chez des porcs compris dans cette fourchette de poids. De plus, l’étude en imagerie in vivo s’effectuera avec des protocoles d’imagerie par résonance magnétique directement transposables chez l’humain.

Réduction

9 animaux sont prévus, 2 pour la pré-étude, et 7 pour le projet en lui-même. Le calcul du nombre d’animaux a été déterminé selon la bibliographie existante, et l’expertise de notre laboratoire. Pour le projet en lui-même, les mêmes animaux recevront les deux produits à une semaine d’intervalle permettant une comparaison très fine de la qualité de visualisation du réseau artériel, chaque animal étant son propre témoin anatomique. Pour la comparaison des produits, un total de n=7 animaux par produit sera disponible permettant de faire des comparaisons intra individuelles. L’injection des deux agents de contraste sera espacée d’une semaine. Le volume d’injection de chaque composé sera ajusté pour être identique afin de ne pas apporter un biais à l’étude.

Raffinement

La procédure sera réalisée par du personnel expérimenté, ayant une expertise de l'anesthésie et de l’euthanasie chez des modèles porcins. Les animaux seront manipulés dans le calme, avec douceur, et des récompenses alimentaires seront distribuées autant que nécessaire. Nous avons fait le choix de passer par la veine auriculaire, et non la veine jugulaire, pour l’injection des produits de contraste afin de limiter au maximum la douleur pouvant être infligée à l’animal. En outre, les deux examens en imagerie réalisés sur chaque animal seront espacés de 7 jours pour éviter des anesthésies trop rapprochées. Les porcs seront maintenus sous oxygène à la fin de la 1ère anesthésie pour améliorer la qualité et la rapidité du réveil. Dès que l’animal présentera les premiers signes de déglutition ou de clignement des paupières, il sera extubé. Les différentes séquences d’imagerie par résonance magnétique enchainées après l’injection du produit de contraste sont courtes (autour de 5 min maximum), ce qui permet de répéter les mesures tout en limitant la durée totale de l’anesthésie. Des mesures seront prises dès la prise en charge de l’animal jusqu’à la réalisation de la procédure en imagerie in vivo : les animaux arriveront 2 jours avant, et seront mis à jeun 15 h avant l’intervention, avec abreuvement adlibitum. - Anesthésie : induction par voie intramusculaire. Intubation, ventilation, et maintien par voie gazeuse. Per-imagerie - Anesthésie par voie gazeuse. Post imagerie : les animaux se réveilleront en case individuelle, puis rejoindront leurs congénères en case collective le plus rapidement possible. L’enrichissement du milieu est assuré à l’aide de paille et de jouets adaptés. POUR LES PRELEVEMENTS D'INTESTIN LES ANIMAUX SERONT MAINTENUS SOUS ANESTHESIE GENERALE. UNE ANALGESIE MULTIMODALE SERA MISE EN PLACE.

Choix des espèces

Nous avons décidé d’utiliser des porcs sains d’environ 40 à 50 kg car ils présentent des homologies avec l’Humain, notamment un rapport poids du cœur sur poids du corps équivalent. En effet, la majorité des études sur le système cardiovasculaire est effectuée chez des porcs compris dans cette fourchette de poids. Dans notre étude nous allons notamment nous intéresser à l’arbre artériel (ex : aorte), ce qui rend ce modèle d’étude pertinent. De plus, l’étude chez le porc peut être effectuée avec des protocoles IRM directement utilisables chez l’humain. Des porcs compris entre 40-50 kg seront utilisés dans l’étude. A ce stade de développement, le porc présente plus de caractéristiques communes avec l’humain que le porc adulte pesant entre 80-100 kg. Nous utiliserons indifféremment des mâles et des femelles car aucune différence entre les sexes est attendue selon la littérature scientifique.

250 porcs vont être utilisés pour tester des prototypes de dispositifs médicaux, 150 dans des procédures menées sous anesthésie et tués avant tout réveil, 100 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les organes visés vont de l'œsophage au cœur en passant par le foie, le pancréas, la trachée ou les vaisseaux sanguins, la liste étant donnée comme non exhaustive, et la description des actes tient en une phrase : anesthésie, chirurgie ou endoscopie, imagerie par rayons X ou IRM. Deux à quatre séries d'essais sont annoncées par dispositif avant la version finale, et tous les animaux sont tués pour analyse des tissus. Le porteur affirme que dès lors que les objectifs scientifiques peuvent être atteints sur des modèles non vivants, "le recours à l'animal vivant sera refusé".

Objectifs

Ce projet vise à répondre à des demandes d’évaluation préclinique de dispositifs médicaux innovants, au préalable d’essais cliniques ou bien de leur commercialisation. Selon le code de la santé publique (article L5211-1), on entend par dispositif médical, « tout instrument, appareil, équipement, matière, produit, à l’exception des produits d’origine humaine, ou autre article utilisé seul ou en association, y compris les accessoires et logiciels nécessaires au bon fonctionnement de celui-ci, destiné par le fabricant à être utilisé chez l’homme à des fins médicales et dont l’action principale voulue n’est pas obtenue par des moyens pharmacologiques ou immunologiques ni par métabolisme, mais dont la fonction peut être assistée par de tels moyens. Constitue également un dispositif médical le logiciel destiné par le fabricant à être utilisé spécifiquement à des fins diagnostiques ou thérapeutiques ». Ce projet vise à couvrir de façon générale plusieurs types de dispositifs, qui sont généralement des prototypes, préalablement testés sur des modèles non vivants, qui sont ensuite améliorés à l’issue des essais réalisés sur l’animal. Généralement, deux à quatre itérations sont nécessaires pour aboutir au dispositif dans sa conception finale. Les organes ciblés par les DM sujets aux tests pourront être : œsophage, estomac, intestin, duodénum, rectum, foie, pancréas, reins, rate, trachée, poumons, cœur, vaisseaux sanguins, peau, muscles, organes génitaux ou associés (liste non exhaustive). Des imageries pré-opératoires, per-opératoires et post-opératoires pourront être effectuées afin de préparer, réaliser et contrôler au mieux la procédure chirurgicale. Pour cela, des images par rayons ionisants, imagerie fluorescente, magnétique ou par ultrasons pourront être acquises, avec ou sans produit de contraste.

Bénéfices attendus

Ce projet vise tester des prototypes de dispositifs médicaux innovants, afin de permettre l’amélioration de leur design qui réduira les risques de complications médicales. Chaque dispositif inclut dans ce projet aura ses bénéfices propres. De façon générale, et sur la base de notre expérience des cinq années passées, les dispositifs testés dans ce cadre ont pour objectifs d’améliorer le traitement de patients.

Procédures

Les animaux seront anesthésiés et soumis à une procédure chirurgicale ou endoscopique, pouvant impliquer une imagerie par rayons X et/ou par IRM.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables pour les animaux sont liés à l’anesthésie (nausée, désorientation, hypothermie, irritation trachéale) et à l’intervention en elle-même, et varient selon la voie d’abord et les organes ciblés.

Devenir

Tous les animaux sont mis à mort afin de prélever les tissus traiter à but d'analyses macro et microscopiques.

Remplacement

Pour chaque dispositif, il sera vérifié que tous les tests pouvant être effectués sur des modèles non vivants auront été faits. Cela inclue des modélisations informatiques, des tests sur banc d’essai, modèles inertes et organes explantés. Dès lors que les objectifs scientifiques peuvent être atteints par ces moyens, le recours à l’animal vivant sera refusé.

Réduction

Les interventions seront réalisées par des médecins experts de leur domaine, réduisant le risque d’échec et, avec lui, le nombre d’animaux nécessaires pour chaque protocole d’étude. Chaque test sera réalisé sur un effectif réduit d’animaux (2 à 6), avant d’engager une étude plus complète, après avis d’experts et amélioration du dispositif et/ou de la procédure

Raffinement

Les porcs sont maintenus en groupe social dans un environnement contrôlé en température et hygrométrie. Ils reçoivent une alimentation adaptée à leurs besoins, de l’eau à volonté, des jouets et dispositifs favorisant leurs comportements naturels comme le fouissage et mâchouillement. Un temps d’acclimatation avec douche tiède, promenade et distribution de récompenses permet l’habituation des animaux à l’homme et aux manipulations. L’environnement sonore en animalerie est aussi apaisé par la diffusion de musique. Une équipe compétente composée de zootechniciens, vétérinaire et médecins assure au quotidien l’entretien, la surveillance et les soins des animaux. La Structure en charge du bien-être animal accompagne la mise en œuvre des procédures. Avec le vétérinaire désigné, elle conseille les responsables du projet dans l’amélioration de leurs pratiques en faveur du bien-être des animaux et de l’application des 3R. Le protocole prévoit des procédures mini-invasives réalisées sous anesthésie générale. Les animaux en suivi post-opératoire seront soumis à un suivi clinique quotidien, par du personnel qualifié, sous couverture antalgique dès que nécessaire. Une grille d’évaluation de la douleur est établie au cas par cas, avec la conduite à tenir en cas de complications. Des points limites sont définis pour arrêter la procédure en cas de souffrance. Une vidéosurveillance 24h/24 permet un suivi visuel des comportements en animalerie et une intervention rapide du vétérinaire en cas d’anomalie.

Choix des espèces

Parmi les différentes espèces animales, le porc est souvent l’espèce de choix pour les études impliquant de la chirurgie en raison de sa grande taille et de ses similitudes anatomiques avec l'Homme. En effet, la taille des organes comparables à celle de l’Homme permet d’utiliser les mêmes instruments (endoscopes, matériel de navigation vasculaire, de chirurgie) qu’en clinique. De nombreux paramètres physiologiques sont également similaires (pression sanguine, fonctionnement des organes, composition de la peau et des muscles, etc). L’ensemble de ces atouts facilite l’évaluation des dispositifs médicaux dans un contexte proche de leur utilisation finale. Le choix du poids et du stade de développement de l’animal se fera au cas par cas, selon les objectifs scientifiques associés au dispositif testé. De façon générale, des porcs juvéniles ou jeunes adultes, entre 20 et 90 kg au moment de commencer l’étude, conviennent. La taille des organes des porcs à ces stades de croissance correspond déjà à ce qui peut être observé en clinique chez l’homme, il offre les repères anatomiques recherchés par le praticien et permet d’utiliser les mêmes équipements et matériels chirurgicaux que chez le patient. Dans certains cas, en particulier pour les suivis supérieurs à 3 mois, le modèle « mini-porc » (15-30 kg) pourra être retenu pour ses caractéristiques de croissance plus faible. Ce modèle de cochon « miniature » permet en effet de suivre sur du long terme un dispositif in situ sans qu’il soit trop impacté par la croissance rapide de certains organes (le porc « standard » Large White peut prendre jusqu’à 800g par jour). Pour les porcs Large White/Landrace, la durée de survie maximale a été fixée à 6 mois afin de limiter les contraintes zootechniques liées à la manipulation d’animaux pouvant dépasser les 100kg. Un dépassement de ces critères devra être validé par la SBEA, qui s’assurera que toutes les conditions sont réunies pour assurer l’hébergement des animaux dans le respect de leur bien-être.

Vingt-cinq des 60 mini-porcs de ce projet sont destinés à l'adoption, parfois avec des morceaux d'implants laissés au contact de leur cortex parce que les retirer mettrait leur vie en danger. Vingt-sept autres sont tués pour que soit examinée la réaction de leur cerveau aux électrodes, et huit sont opérés puis stimulés sous anesthésie sans être réveillés. Les animaux gardés vivants subissent jusqu'à dix anesthésies en vingt-quatre mois, des séances d'IRM d'une à deux heures, une chirurgie d'implantation crânienne suivie d'un isolement d'au moins vingt-quatre heures, et portent un capot fixé sur la tête, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur présente le mini-porc comme une "alternative éthique aux Primates Non Humains" et retient son cerveau parce qu'il bouge beaucoup, ce qui permet de tester la stabilité d'implants destinés à des personnes privées de parole.

Objectifs

Cinq millions de personnes dans le monde ont un déficit sévère de la parole suite à des traumatismes, lésions vasculaires, ou des maladies neurodégénératives. L’objectif des interfaces cerveau-machine pour la parole (BCI parole), est de permettre à certaines personnes de communiquer à nouveau grâce au contrôle d’une synthèse vocal à partir de leur activité cérébrale enregistrée à l’aide d’implants cérébraux. Afin d'optimiser les BCIs parole, ce projet vise à comprendre la dynamique cérébrale de la production de vocalisations et à valider de nouveaux implants corticaux capables d’enregistrer et de stimuler de façon stable et précise l’activité cérébrale sur le long terme avant leur utilisation chez l’homme. Le premier objectif est l’étude des bases corticales de la vocalisation chez le miniporc. Les BCIs parole chez l’homme utilisent des algorithmes nécessitant l’identification de caractéristiques pertinentes des signaux cérébraux liés à la production vocale et des zones cérébrales impliquées. Des implants à haute densité couvrant de manière extensive le cortex permettront de préciser finement la dynamique spatio-temporelles corticale spécifique du contrôle volontaire de vocalisations chez le miniporc libre de ses mouvements et en interaction avec ses congénères. Ces données serviront de références pour le décodage de la parole chez l’homme. Des méthodes d’imagerie préciseront les voies anatomo-fonctionnelles impliquées. Le second objectif est de valider sur plusieurs mois la performance d’enregistrement/stimulation et la biocompatibilité de nouveaux implants cérébraux. Après validation in-vitro et chez le rat, des tests chez le miniporc viseront à déterminer leur performance et leur acceptabilité par le tissu cérébral dans une situation proche de l’homme. Contrairement au rat, le porc est très sensible aux infections, permettant de valider l’efficacité et la compatibilité des protocoles de stérilisation. De plus, la taille du cerveau permet de valider des dispositifs similaires à ceux qui seront utilisés chez l’humain. Enfin, les mouvements importants du cerveau de miniporc permettront de valider la stabilité des implants.

Bénéfices attendus

À court terme, cette étude servira à vérifier que les nouveaux types d’électrodes implantées dans le cerveau n’occasionnent pas de lésions ou d’effets indésirables, garantissant ainsi la sécurité et la tolérance des dispositifs implantés chez l’homme. Elle apportera également des connaissances nouvelles sur le cerveau du miniporc, dont la structure reste encore mal connue. Elle permettra enfin d’observer comment ces animaux communiquent et interagissent entre eux à travers leurs vocalisations et comportements sociaux. À long terme, ce projet de recherche s’inscrit dans un projet plus vaste destinés à développer des interfaces cerveau-machine pour redonner la capacité de communication à des personnes présentant un déficit sévère de la parole. Pour y parvenir, il est essentiel de mieux comprendre comment le cerveau produit la parole et d’identifier les zones précises impliquées dans ce processus. Cela permettra de savoir où placer les électrodes afin d’enregistrer les signaux électriques liés à la production de sons et de mots. Des premiers résultats préliminaires ont déjà montré que certaines régions du cerveau activées lors de vocalisations chez le miniporc sont similaires à celles activées lors de la production de la parole chez l’humain, ce qui rend le miniporc particulièrement intéressant comme modèle d’étude.

Procédures

Les animaux seront soumis aux interventions suivantes : Avant la chirurgie, des séances d’imagerie IRM (environ 1 à 2h) et scanner (environ 30 minutes en plus du transport) seront réalisées sous anesthésie après injection. Pour le transport entre la zone d’hébergement (stabulation) et le service d’imagerie, les animaux seront anesthésiés par injection. La chirurgie d’implantation sera effectuée sous anesthésie gazeuse ou fixe. L’induction sera réalisée par 2 injections préalables d’anesthésiques, les animaux seront ensuite intubés ou maintenus au masque. Une perfusion sera également mise en place. Des traitements antalgiques et analgésiques seront administrés pendant la chirurgie ainsi qu’en période post-opératoire pendant une semaine. Après l’opération, si certains soins nécessitent une immobilité totale, des anesthésies de courte durée (2 heures) pourront être réalisées par injection. Les animaux subiront au maximum 10 anesthésies pour l’ensemble des procédures sur 24 mois. Des substances fluorescentes seront également injectées chez 4 mini-porcs. Pendant les anesthésie, des stimulations pourront être délivrées au niveau du cortex pour localiser les zones impliquées dans le contrôle des muscles impliqués lors des vocalisations.

Impact sur les animaux

Nuisances associées : - au transport : les animaux seront transportés dans des véhicules réglementaires pour les IRM et scanner. La durée de chaque transport n’excèdera pas 30 minutes. - à la chirurgie d’implantation : o hypothermie, douleurs si l’anesthésie et l’analgésie sont mal dosées pendant la chirurgie et les stimulations électriques o des douleurs, un inconfort du fait de la présence d’un capot sur leur tête, un risque d’infection au niveau de la zone d’implantation pendant quelques jours après la chirurgie. o l’isolement physique de l’animal durant environ 24h pourra également générer un stress après l’intervention chirurgicale - Au rejet ou un mauvais positionnement des implants

Devenir

Nous ferons en sorte que le maximum d’animaux puisse bénéficier d’une adoption (notamment lorsqu’un animal sera utilisé seulement pour évaluer la performance et la longévité des implants et non leur biocompatibilité). En pratique nous estimons que cela concernera au maxium 25 animaux sur les 60 prévus dans l’étude. Avant adoption, les connecteurs des implants seront retirés, ainsi que la chambre de protection et le ciment de fixation. Il est possible que certaines parties des implants (zones des électrodes au contact du cortex) ne puissent pas être retirées sans mettre en danger la vie de l’animal ou nécessiter une chirurgie lourde. Dans ce cas, nous chercherons à faire adopter l’animal avec les résidus d’implants non retirés si ceux-ci ne risquent pas de mettre en danger sa santé, et ce une fois que la peau recouvrant le crâne aura cicatrisé (environ 3 semaines). En général les animaux seront adoptés à un âge allant de 12 à 24 mois. Une partie importante de l’étude concerne la biocompatibilité des implants. Afin d’étudier la structure du cerveau de cochons qui ont été implantés de façon chronique ainsi que le comportement des implants, ces animaux devront donc être mis à mort (soit 27 animaux). 8 animaux serviront à des études de stimulation électrique sous anesthésie. Ces animaux ne seront pas réveillés après la chirurgie.

Remplacement

Avant tout test chez l’animal, les performances des implants seront d’abord évaluées in vitro dans des solutions tampon. Cela permettra de vérifier les propriétés électriques et électrochimiques des électrodes afin d’en optimiser le mode de fabrication. Une fois leur fabrication optimisée, des dispositifs seront alors testés chez l’animal pour évaluer leur performance in vivo dans le temps. Ce projet trouve 3 justifications à l’utilisation d’animaux : 1) Tester de nouveaux types d’implants avant leur utilisation chez l’homme nécessite une validation préclinique in-vivo. 2) L’étude des bases corticales de la vocalisation chez le miniporc est un sujet complètement inexploré et présente donc par lui-même un intérêt de recherche fondamentale important. 3) Les « BCIs parole » chez l’homme utilisent des algorithmes décodant les signaux corticaux afin de prédire la parole produite. Analyser ces signaux directement chez l’homme est possible chez des patients implantés pour des raisons médicales (épilepsie) mais le nombre et l’étendue de la couverture corticale des implants n’est pas contrôlable. Ici nous préciserons finement cette dynamique en couvrant de manière extensive le cortex avec plusieurs implants dans des zones spécifiques afin d’identifier les meilleurs signaux pertinents au décodage des vocalisations, ce qui pourra s’étendre au décodage de la parole chez l’homme.

Réduction

Le nombre minimum d’animaux utilisés à chaque étape permettra d’obtenir des résultats utiles et reproductibles. Afin de réduire le nombre d’animaux, le même animal sera utilisé pour plusieurs protocoles à chaque fois que ce sera possible.

Raffinement

Durant leur séjour à l’animalerie, tout sera mis en œuvre pour que les animaux préservent au maximum une interaction sociale afin de diminuer leur stress. Pour tous les mini-porcs, une période d’acclimatation, essentielle pour réduire le stress lié au transport et à l’introduction dans un nouvel environnement, et ainsi améliorer leur bien-être durera au minimum 2 semaines. Au cours de cette période, les animaux seront habitués au personnel et aux routines et préparés aux procédures expérimentales en utilisant des jeux et un renforcement positif. Toutefois, après la chirurgie d’implantation, les animaux devront être isolés au moins 24h. Pour améliorer leur bien-être, ils cohabiteront dans la même pièce que leurs congénères mais dans un box différent avec des séparations transparentes ; cela leur permettra quand même d’interagir visuellement et auditivement quand ils sont séparés. Des jeux et/ou animations seront mis à disposition des animaux afin de leur créer un milieu enrichi (ballons, sons, etc.). Pour le bien-être des animaux, un traitement post-opératoire (antibiothérapie et antalgiques / analgésiques) sera administré systématiquement. Les animaux seront observés quotidiennement ou plus fréquemment si apparition de signes cliniques. Des points limites spécifiques découlant de l’utilisation d’une grille de scoring et d’un arbre décisionnel ont été définis afin d’éviter toute souffrance inutile. Pour la réalisation des examens d’imagerie, les animaux seront anesthésiés. Ils seront transportés dans un véhicule climatisé, à l’intérieur de cages de transport adaptées et conformes aux autorisations sanitaires en vigueur. L’anesthésie sera maintenue en continu depuis le départ de l’animalerie jusqu’au retour.

Choix des espèces

Outre son alternative éthique aux Primates Non Humains, le modèle porcin est beaucoup plus pertinent que le rat pour plusieurs raisons 1) Le mini-porc produit un nombre important de vocalisations différentes de manière spontanée, ce qui permettra de faciliter l’étude des zones corticales de la vocalisation. Par ailleurs, le porc est un animal social permettant d’étudier ces activités lorsque plusieurs animaux interagissent. 2) Le mini-porc est pertinent pour évaluer la biocompatibilité des implants et leur capacité à enregistrer l’activité neuronale et la stimuler électriquement de manière stable sur le long terme. Le miniporc est plus pertinent que le modèle rat car son cerveau est plus grand permettant de valider des dispositifs semblables à ceux qui seront ensuite utilisés chez l’homme. Par ailleurs, le cerveau de miniporc produit des mouvements importants, sources principales de l’instabilité des signaux chez l’homme et des contraintes d’implantation. Enfin, il présente les mêmes contraintes en termes d’asepsie, de stérilité et de chirurgie que pour l’homme. La chirurgie sera effectuée préférentiellement sur des animaux âgés de 3 à 6 mois à cause de contraintes anatomiques empêchant une implantation à des stades plus tardifs.

L'objet du projet est l'acquisition d'un geste chirurgical par un service qui veut ensuite le proposer en prestation aux équipes de recherche, et 40 souris y sont utilisées, toutes tuées. Quinze d'entre elles, prises parmi des productions surnuméraires et des reproducteurs réformés, sont opérées sous anesthésie pour la pose d'implants factices et tuées avant tout réveil. Les vingt-cinq autres reçoivent un implant fonctionnel lors d'une chirurgie de moins de quarante-cinq minutes, puis subissent trois tests métaboliques précédés chacun de cinq heures de jeûne, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, avant d'être tuées pour que la pose soit vérifiée par autopsie. Le porteur présente la télémétrie implantée comme un gain pour le bien-être des animaux non-humains puisqu'elle évite les prélèvements sanguins répétés.

Objectifs

L’objectif de ce projet est de mettre en place une nouvelle technologie au sein de notre établissement. La technique sera apprise via une formation dispensée par le fournisseur de la technologie installée pour la pose d’implants télémétriques chez les rongeurs. Cette formation de 2 jours devra impérativement être complétée par un renforcement de l’apprentissage sur site de manière à être pleinement opérationnel et maitriser les gestes techniques complexes que nécessite cette approche technologique. Le but, maîtriser le geste au sein du service et pouvoir le mettre à disposition des usagers en tant que service d’accompagnement. Une étude pilote pour la validation de la chirurgie d’implantation, la maîtrise du geste et la réalisation de tests métaboliques permettront de s’assurer que l’ensemble des tests réalisés par la suite pourront être assuré par le service. La télémétrie interne implantable donne la possibilité de réaliser des études longitudinales sur animal conscient et non contraint, réduisant ainsi le nombre d'animaux utilisé, leur stress tout en participant au raffienement de leur bien-être. Il s’agit pour notre service de proposer une approche collaborative et de préstations aux équipes de recherche.

Bénéfices attendus

Ce projet a pour but de proposer un service d’accompagnement aux utilisateurs sur le long terme. La mise en place de cette nouvelle technologie au sein du service favorisera l’amélioration du bien-être animal en réduisant le stress des animaux lié aux manipulations. En effet, elle permettra de collecter des données physiologiques, d'activité et de glycémie sur animal non contraint, libre de ses mouvements, maintenu dans sa cage et sans avoir à réaliser les prélèvements sanguins itératifs habituellement utilisés. Dans le cas de l’implant au glucose, les données seront collectées en continu par l’intermédiaire du capteur sur une durée de 6 semaines. Seul 1 prélèvement de sang à la queue réalisé 2 fois (à 2 et 4 semaines après la chirurgie) sur la période d'enregistrement est nécessaire afin d'assurer la recalibration du système. Ainsi, ce dispositif pourra être utilisé sur des modèles animaux (diabète, obésité ect.) qui seront utiles à la santé humaine. De plus une grande diversité d'implants télémétriques étant disponible, nous pourrons transposer la techniques à l'enregistrement d'un ensemble d'autres paramètres physiologiques (ECG, EMG, pression artérielle,...).

Procédures

Les animaux impliqués dans ce projet seront soumis à une chirurgie permettant la pose d'un implant permettant l'enregistrement de paramètres physiologiques en temps réel. Immédiatement après la chirurgie les animaux seront remis dans leur cage d'origine sans aucun changement et il nous sera alors possible d'acquérir en temps réel sans la moindre contrainte supplémentaire pour l'animal, des données physiologiques nécessitant habituellement des interventions directes et plus ou moins lourdes pour l'animal selon les paramètres mesurés. La chirurgie pour la mise en place de l'implant sera réalisée sous anesthésie gazeuse et sous couverture analgésique totale en pré, per et post-opération et durera moins de 45 minutes. Tous les animaux du projet seront soumis à cette procédure chirurgicale. Afin d'acquérir les gestes très précis et complexes que nécessite ce type d'expérimentation, un premier lot d'animaux sera implanté avec des implants factices (15 animaux au maximum) puis un fois le geste parfaitement maitrisé, un second lot dit "fonctionnel" comprenant 25 animaux maximum sera utilisé et implanté avec des implants fonctionnels. Ce lot sera séparé en sous-groupes de 5 animaux qui seront soumis à un test métabolique à 3 temps différents durant les 6 semaines d'activité de l'implant télémétrique. Pour ces tests métaboliques, une injection sera réalisée puis des prélèvements de sang (2 µL chacun) au bout de la queue seront pratiqués pour un volume total de moins de 30 µL par expérimentation. Ces prélèvements de sang permettront, par utilisation d'un lecteur de glycémie externe, de déterminer le taux de sucre sanguin et de le comparer à la valeur fournie par l'implant télémétrique. Les différents gestes réalisés en dehors de la pose de l'implant télémtrique auront des durées très courtes. Les injections par voie intrapéritonéales ou per os nécessiteront une contention d'environ 15 secondes durant laquelle l'injection sera réalisée sur une durée de moins de 5 secondes. Les prélèvements sanguins au bout de la queue se feront sur des animaux maintenus sur le fond de leur cage par la base de la queue pendant moins de 10 secondes juste pour limiter leur déplacement. Cette "préhension" permettra le prélèvement de la goutte de sang pour la mesure de la glycémie, ce prélèvement durera moins de 5 secondes. Enfin pour l'injection intraveineuse de glucose, celle-ci se fera sur animal sédaté à l'isoflurane afin de limiter le stress. La sédation durera moins d'une minute.

Impact sur les animaux

Les animaux seront soumis à une chirurgie pour la pose d’un implant de télémétrie. Les animaux peuvent alors ressentir de potentielles douleurs qui seront prises en charge par une couverture analgésique complète pré, per et jusqu’à 48h en post-opératoire. Pour valider la technologie et la fiabilité des dispositifs une fois implantés, les animaux seront soumis à un test métabolique en condition vigile dans le but de comparer les mesures obtenues par le capteur implanté à la réalité physiologique. Le test métabolique sera répété 3 fois durant les 6 semaines d’enregistrement du capteur. Pour ces tests, les animaux seront mis a jeun pendant 5 heures avant chaque test physiologique qui durera 3h. Une potentielle perte de poids consécutive à la mise à jeun peut être observée et sera surveillée de près. Afin de limiter cette possible difficulté, deux semaines de repos seront laissées entre chaque expérimentation. Le suivi de la glycémie sera réalisé durant ces tests par prélèvement d’une goutte de sang à l’extrémité de la queue. Une potentielle douleur peut être ressentie lors du premier prélèvement, celle-ci sera couverte par un traitement analgésique réalisé 15 minutes avant l’acte. De plus, une asepsie de la queue sera réalisée avant le premier prélèvement et après le dernier afin de limiter le risque d’infection Enfin, pour limiter le stress que pourrait induire la contention nécessaire (moins de15 secondes) aux différentes injections, une habituation des animaux à l’expérimentateur et aux pièces d’expérimentation sera réalisée plusieurs semaines avant le début des procédures. Les injections en elles-mêmes ne généreront pas une douleur supérieure à celle causée par la piqure d’une aiguille.

Devenir

A l’issue de chaque procédure les animaux seront mis à mort afin de valider la pose de l’implant par autopsie.

Remplacement

L’utilisation de cadavres issus d'autres projets en fin de procédure permettra d’étudier en détail l’anatomie, offrant ainsi un environnement sécurisé pour se familiariser avec les repères physiologiques et anatomiques sans risque pour les animaux et les manipulateurs. Toutefois, l'utilisation d'animaux vivants est indispensable pour valider la maîtrise des gestes et la technologie, mais aussi pour assurer un personnel qualifié et compétent permettant ainsi de veiller au bien-être des animaux. De plus, un projet collaboratif visant à identifier de nouvelles pistes thérapeutiques dans le traitement du diabète de type 2 et nécessitant cette technologie est déjà planifié, il est donc important de réaliser ces gestes en amont sur animaux vivants et ainsi se confronter aux conditions physiologiques associées à cette méthode. Aussi, la formation spécifique dispensée par la société ayant installé le dispositif réduira le nombre d’animaux nécessaire sur site, puisque ce projet constituera un renforcement de la qualification du personnel.

Réduction

Dans un premier temps l'emploi d'animaux morts issus d'autres projets et la formation spécifique dispensée en amont de la réalisation de ce projet nous permettront de rédurire le nombre d'animaux nécessaires à la mise en place de notre plateforme. Dans l’objectif de réduction du nombre d’animaux utilisés dans ce projet, nous avons divisé les animaux en deux lots dont le premier sera constitué d’animaux implantés avec un dispositif factice. Le nombre maximal sera de 15 animaux et seront issus de reproductions surnuméraires, d’ancien(-nes) reproducteurs(-trices) ou d’animaux présentants des critères non adaptés. Pour le second lot, des mesures métaboliques seront pratiquées sur les animaux implantés, avec maximum de 35 animaux. Dans les deux cas, si un nombre moins important d’animaux nous permettait de valider la technologie, le projet sera considéré comme terminé. Ce nombre n'a pas été déterminé par approche statistique dans la mesure où il s'agit de l'acquisition d'un geste.

Raffinement

Les conditions d’élevage et de manipulation des animaux seront optimisées afin de réduire au maximum la douleur, la souffrance et l’angoisse éventuelle. Les animaux seront maintenus, au minimum, 3 par cage et maximum 5 pour éviter tout isolement social ou surpopulation. Tous les animaux bénéficieront d’un accès à l’eau et à la nourriture ad libitum hormis durant les 9h de mise a jeun avant et pendant les tests métaboliques au cours desquelles seul l'accès à l'eau sera maintenu. Cette mise a jeun sera réalisée 1 fois toutes les 2 semaines sur 6 semaines donc 3 fois au total. Un suivi quotidien sera assuré, avant, pendant et après les manipulations, par le personnel soigneur et les responsables du projet. Lors de la réalisation des procédures, une surveillance clinique sera assurée par les manipulateurs. Si des signes de souffrance ou de stress, définis selon des critères préalablement établis, étaient constatés, le suivi des animaux serait renforcé. Parmi ceci, plusieurs signes indicatifs seront observés : comportement de l’animal (absence de toilettage, vocalisations, stéréotypies, léchage, automutilation, prostration, létargie, isolement …), apparence générale (état du poil, position des oreilles, gonflement des yeux, position des moustaches), variation du poids, plaies ou cicatrisation difficile. En cas d'apparition d'un de ces signes une prise ne charge médicamenteuse sera faite par utilisation d'anti-inflammatoires et d'analgésiques adaptés. La procédure de chirurgie, susceptible d’entraîner une douleur, sera réalisée sous anesthésie, avec une prise en charge de la douleur avant pendant et après la procédure par utilisation d'analgésiques spécifiques à chacun des gestes. Pour favoriser la récupération des animaux 2 semaines de repos minimum leur seront laissées entre chaque expérimentation. La prise en charge d’une potentielle douleur et/ou infection lors du prélèvement de gouttes de sang au niveau caudal sera assurée par une injection d’analgésiques 15 minutes avant et l’application d'un antiseptique et antimycosique avant et après le prélèvement. Pour limiter le stress lié à la contention durant les expérimentations une habituation à la salle d’expérimentation et à l’expérimentateur sera systématiquement réalisée en amont.

Choix des espèces

Les équipes utilisatrices du service de ressources biologique utilisent principalement des souris pour leurs études. L’objectif de ce projet étant de développer une plateforme de télémétrie rongeurs, dans la continuité d’une formation pratique dispensée sur modèle rongeur par un prestataire externe, le modèle souris sera alors utilisé et préféré au modèle rat. Les souris seront utilisées à des stades adultes, à partir de 8 semaines, toutefois l’âge des animaux n’impactera que peu le projet et il pourra ainsi être étendu de quelques semaines en fonction des animaux disponibles. Le sexe des animaux n'ayant pas d’incidence sur les procédures prévues, les animaux utilisés proviendront de fins de procédure d'élevage, de productions surnuméraires ou à critères non-adaptés, garantissant ainsi une sélection sans critère de sexe des animaux pour ce projet.