Procédures sans réveil

L'opération vise à former quatre personnes à la pose d'un capteur de pression artérielle sur la carotide. 20 souris de 5 à 6 semaines vont être utilisées, opérées sous anesthésie et tuées avant tout réveil. Chacune reçoit deux injections d'analgésique, une anesthésie de trente minutes maximum, puis l'implantation d'une sonde sur la carotide gauche et d'un transmetteur sous la peau du flanc, avec un risque d'hémorragie. Le porteur compte une souris par personne et par demi-journée sur deux jours de formation, sans autre justification de ce total de vingt animaux.

Objectifs

L'hypertension artérielle est la principale cause des maladies cardiovasculaires et des décès prématurés dans le monde. Malgré les diverses options thérapeutiques disponibles, de nombreux patients hypertendus gardent une tension artérielle non contrôlée. Il a été montré que, dans ces cas d’hypertensions résistantes et/ou réfractaires aux traitements médicamenteux, les mécanismes de régulation de la pression artérielle sont affectés. Ces mécanismes réflexes modulent le diamètre des veines et des artères, ainsi que le rythme et la contractilité cardiaque, afin de contrôler la pression sanguine. La détection de la pression artérielle est initiée par des neurones dont les terminaisons, sensibles à l’étirement des vaisseaux sanguins, se situent dans des structures particulières des grosses artères : les sinus carotidiens (au niveau du cou) et la crosse aortique (à la sortie du cœur). Notre projet vise à caractériser les paramètres modulés par ces mécanismes reflexes chez la souris en conditions physiologiques. Pour cela, nous devons nous former à la pose d'un capteur, en sous cutané, afin de collecter un ensemble de données (température, pression artérielle et rythme cardiaque) sans stress dans un souci du bien-être animal. Les mesures physiologiques peuvent être collectées en continu ou en séquentiel dans différents protocoles, ce qui permet de réduire le nombre d’animaux utilisés. Cette formation nous permettra par le biais d’une nouvelle demande d’autorisation d’étudier ces paramètres chez des souris transgéniques présentant une hypertension artérielle.

Bénéfices attendus

L’ensemble des personnes compétentes impliquées dans le projet sera formé à la pose chez l'animal vigile d'un capteur, en sous cutané, afin de collecter un ensemble de données (température, pression artérielle et rythme cardiaque) sans stress dans un souci du bien-être animal. Cela permettra par la suite d’étudier les paramètres modulés par ces mécanismes reflexes chez la souris dans des conditions physiologiques et pathologiques.

Procédures

Les animaux seront soumis à deux injections d'analgésiques en sous cutanée, une anesthésie soit par voie gazeuse ou en intrapéritonéal qui durera 30min maximum, durée de l'intervention chirurgicale qui consistera en la pose d'un capteur au niveau de la carotide et d'un transmetteur au niveau du flanc gauche de l'animal. A la fin de la procédure chirurgicale, les animaux seront mis à mort.

Impact sur les animaux

Les risques sont liés à 1) l’anesthésie : stress de la manipulation, déshydratation, détresse respiratoire; 2) à la pose de de la sonde télémétrique au niveau de la carotide gauche : risque d’hémorragie.

Devenir

Les animaux seront mis à mort à la fin de cette procédure ne pouvant être réutilisés.

Remplacement

La pose de capteur en sous-cutanée pour l’étude de la pression artérielle et du rythme cardiaque ne peut se faire que sur des animaux vivants. C’est une méthode validée et utilisée à la fois chez le rat et chez la souris. Il n’y a pas d’alternatives non animales.

Réduction

Ce projet a pour but de former les personnes compétentes à la pose de capteurs en sous-cutanée chez la souris. C’est une technique largement décrite dans la littérature et utilisée couramment pour analyser la pression artérielle, le rythme cardiaque, la température corporelle et l’activité locomotrice chez des animaux vigiles. Le système d'enregistrement que nous utiliserons nous permet d’analyser ces paramètres sur 8 animaux en simultanée. La formation aura lieu sur 2 jours et il y aura 5 participants : 1 formateur et 4 formés. Nous estimons qu'il faudra au maximum 1 souris par demi-journée et par personne, c'est-à-dire, 20 souris au total au maximum.

Raffinement

La pose de capteur se fera sous anesthésie. Pour éviter toute douleur liée à la procédure, nous administrerons un analgésique par voie sous-cutanée. Les souris seront placées sur une plateforme chauffante permettant le suivi des paramètres cardiorespiratoires et de la température. Pour éviter un dessèchement oculaire, nous appliquerons un gel pour les yeux. L'animal fera l'objet d'une surveillance visuelle pendant toute la durée de l'examen. Cette procédure sera de classe sans réveil et les animaux seront mis à mort.

Choix des espèces

Nous utiliserons le modèle souris car ce modèle est largement décrit dans la littérature et nous pourrons par la suite avoir accès à des modèles de souris transgéniques. Les souris qui seront utilisées dans ce projet seront âgées de 5 à 6 semaines ce qui correspond à un stade jeune adulte. Pour une pose optimale du capteur et une bonne transmission du signal, les souris doivent faire un poids minimum de 19g et un poids moyen de 22g.

Privés de nourriture pendant douze heures, transportés, contenus en cage puis anesthésiés par injection intramusculaire, 9 porcelets de 40 à 50 kg reçoivent une chimiothérapie en aérosol sous pression dans l'abdomen pendant trente à quarante minutes. Huit prélèvements sanguins sont réalisés par cathéter, puis, après une pause de trente minutes, ils sont tués et ouverts par laparotomie pour prélever les tissus. Aucun ne se réveille. Le retour à l'élevage d'origine est écarté pour raisons sanitaires, et le porteur affirme que ses procédures "ne devraient pas être particulièrement douloureuses" puisqu'elles reproduisent des interventions courantes chez l'être humain sous anesthésie générale.

Objectifs

Depuis quelques années, certaines équipes ont développé une chimiothérapie sous forme d’aérosol. La chimiothérapie à l'aérosol intra-péritonéale pressurisée (PIPAC) est une nouvelle technologie pour administrer une chimiothérapie intrapéritonéale et traiter les patients souffrant de cancer abdominal avancé. Le médicament de chimiothérapie liquide est délivré au moyen d'un injecteur haute pression et d'une ligne haute pression grâce à une pompe brevetée et une buse adaptée. Cette approche thérapeutique du cancer abdominal a été supposée avoir le potentiel de surmonter les deux limitations majeures de la chimiothérapie intrapéritonéale liquide classique : une meilleure diffusion du produit dans la cavité péritonéale et la pénétration limitée du médicament dans le tissu tumoral. Cette technique est maintenant admise et réalisée pour des patients dans des cas bien sélectionnés de patients ayant un cancer abdominal avancé. Mais cette technique, bien que prometteuse, soulève encore de nombreuses interrogations : les différentes variations de pénétration en fonction de la pression, de la position de la pompe délivrant la chimiothérapie, et l’utilisation d’un traitement sans utilisation de l’hyperthermie. En effet l’hyperthermie qui est utilisée de façon conventionnelle dans la chirurgie de carcinose par voie ouverte, avec la chimiothérapie intrapéritonéale permet une meilleure oxygénation des tissus et une meilleure pénétration de la chimiothérapie. De nombreux modèles cellulaires ont confirmé l’importance de cette hyperthermie concernant la pénétration de la chimiothérapie dans les cellules. La PIPAC réalise la distribution du gaz en hyperpression sans hyperthermie. Récemment des matelas spécifiques permettent de créer une hyperthermie corporelle à 41-42°C sans brûlure. Une étude pilote récemment publiée a montré la faisabilité de l'utilisation de ces matelas spécifiques sur une série de 28 patients (avec une hyperthermie de 39,2°-39,9°). Aucune étude expérimentale n’a en revanche étudié le niveau de pénétration tissulaire de la chimiothérapie avec ce système de création de l’hyperthermie externe associé aux traitements de PIPAC.

Bénéfices attendus

Cette étude permettra d’avoir des données très précises des niveaux de pénétration tissulaire et sanguin, des différentes drogues dans le tissu péritonéale et le sang en fonction de la température corporelle. Ces résultats permettront de mettre en exergue l’impact ou non du nouveau système d’induction de l’hyperthermie. Ces résultats seront ainsi tout de suite applicables à l’humain.

Procédures

Il s’agit d’une procédure à la fin de laquelle les animaux seront euthanasiés, sous anesthésie générale profonde. Ils ne seront soumis avant l’intervention qu’à une privation de nourriture pendant 12h avec accès libre à l’eau, et aux manipulations nécessaires avant anesthésie. Ensuite les interventions se dérouleront sous anesthésie générale et analgésie adaptée et la mise à mort sera effectuée à la fin de la procédure, sans réveil. Durant l'anesthésie, ils subiront une procédure PIPAC d'une durée de 30 à 40 minutes, 8 prélèvements de sang via un cathéter veineux posé sous anesthésie; puis après une pause de 30 minutes, une laparotomie médiane immédiatement après euthanasie pour prélèvements de tissus.

Impact sur les animaux

Les animaux seront soumis avant l’intervention à une mise à jeun pendant 12h avec accès libre à l’eau. Ils pourront également subir un stress durant le transport entre l’UE et la plateforme, ainsi que pendant la manipulation au moment de l’anesthésie. Ils subiront une contention en cage puis une injection intramusculaire pour l'induction de l'anesthésie. Toutes les autres interventions se feront sous anesthésie.

Devenir

Une fois la procédure de chirurgie pour prélèvement effectuée, les animaux seront euthanasiés. En effet aucun replacement ni adoption n’est possible après des injections d'agents de chimiothérapie, et la chirurgie peut avoir des effets délétères sur les animaux. De plus, le retour à l'élevage d'origine est impossible pour des raisons sanitaires.

Remplacement

Nous ne pouvons pas comparer les mesures de concentration tissulaire et sanguine des drogues dans un modèle ex vivo, l’utilisation d’un modèle animal est indispensable pour reproduire la cavité péritonéale humide et respecter les caractéristiques de la ventilation mécanique et le milieu chaud et humide fermé. Le volume de la cavité péritonéale chez le petit animal ne permet pas de réaliser ce type d’intervention. Les instruments et les insufflateurs de chirurgie laparoscopique ne sont pas adaptés pour un si petit volume et les trocarts d’accès ne peuvent pas être utilisés chez le petit animal. Nous avons choisi le modèle porcin du fait de sa disponibilité et de ses nombreuses similitudes anatomiques avec l’homme, notamment son système digestif.

Réduction

Nous avons limité le nombre d’animaux au plus juste pour avoir des résultats statistiquement exploitables. Nous utiliserons 9 animaux (3 groupes de 3 animaux). Dans nos études précédentes nous avons utilisé des tests statistiques adaptés pour comparer les groupes entre eux, puis 2 à 2. Dans cette étude, l’hyperthermie devrait augmenter la pénétration tissulaire et sanguine du produit injecté, et donc les variation des paramètres observés entre groupes. On obtient donc selon les abaques des groupes de 3 cochons, suffisants pour déterminer une différence significative. Pour rappel chaque groupe aura plus de 60 prélèvements, ce qui permettra d’avoir des moyennes sur un grand nombre de prélèvements. Nous avons ainsi calculé la taille minimale d’un groupe de 3 animaux.

Raffinement

Les animaux seront logés dans des cases collectives dans une salle climatisée. Ils seront maintenus en groupe le plus longtemps possible, et manipulés dans le calme. Des mesures seront prises dès la prise en charge de l’animal jusqu’à la réalisation de la procédure en imagerie in vivo : - Pré-examen imagerie/Anesthésie : les animaux arriveront la veille, et seront mis à jeun 12h avant l’intervention, avec abreuvement à volonté - Anesthésie (induction par voie intramusculaire), puis intubation, ventilation et maintien de l'anesthésie par voie gazeuse. La fréquence cardiaque sera enregistrée tout le long des interventions. En cas d’accélération du rythme cardiaque, sans perte sanguine associée, nous renforcerons le traitement antalgique par administration intramusculaire d'analgésique. En cas de tachycardie supérieure à 170 battements par minute, persistante au-delà de 5 minutes malgré l’administration d’analgésiques, nous procèderons à l’euthanasie (point limite). Mais nos procédures ne devraient pas être particulièrement douloureuses, elles reproduisent des interventions courantes chez l’homme sous anesthésie générale.

Choix des espèces

L’utilisation du modèle porcin pour l’étude pharmacocinétique est indispensable, car cela reste le seul modèle animal possible pour étudier les modalités de diffusion de la chimiothérapie dans le péritoine. Le porc est une espèce animale classiquement utilisée pour les études de pharmacocinétique de la chimiothérapie intrapéritonéale. L’anatomie digestive et les dimensions de la cavité péritonéale, similaires à l’homme, permettent de tester au mieux les modalités de diffusion péritonéale de la chimiothérapie. Le volume d’insufflation est similaire à l’homme et les instruments chirurgicaux et les dispositifs d’aspiration de la fumée disponibles sur le marché humain peuvent être utilisés tels quels. Le porcelet (40 à 50 Kg, 3-4 mois) est le modèle le plus usité car le volume et la texture du péritoine de la cavité péritonéale sont similaires à l’homme et nous permettent d’appréhender au mieux les contraintes de volume en fonction de différents types de chirurgie.

Choisis parce que leur peau brûle d'une façon jugée transposable à celle de l'être humain, contrairement à celle du cochon ou de la brebis, 70 lapins adultes sont opérés sous anesthésie générale et tués avant tout réveil. Chacun subit des tirs d'ultrasons focalisés en plusieurs points du foie et de la face interne des cuisses, jusqu'à six emplacements par animal, sous une anesthésie qui peut durer six heures. L'objet réel du projet est de fixer les seuils de puissance au-delà desquels la peau des patients brûlerait, pour raccourcir la durée des traitements par ultrasons et lever un frein à leur adoption. Le porteur justifie la mise à mort par la nature des prélèvements à effectuer, sans en préciser davantage.

Objectifs

La technologie des ultrasons focalisés, connue par l’acronyme HIFU, permet de détruire des tissus pathologiques sans incision. La focalisation permet de n’atteindre des températures dommageables que pour les cellules au voisinage immédiat du point focal. Toutefois, la peau doit être refroidie en continu car, même si l’énergie y est moins concentrée, cette couche est particulièrement absorbante. Cette modalité pâtit généralement toutefois d’un temps de traitement plus long, qui freine son adoption. Dans ce contexte, le but de cette étude est d’améliorer la compréhension de l’accumulation de chaleur au niveau de la peau dû à l’énergie acoustique incidente. Ceci permettra de définir les paramètres d'adminitration des ultrasons garantissant la sécurité de la peau, en évitant une accumulation de chaleur excessive qui induirait une brûlure de peau. L’objectif est également de mieux comprendre le phénomène de chauffe de la peau seule, dans un modèle utilisant le lapin, en injectant un liquide sous-cutané afin d’isoler le derme des tissus sous-jacents. L'intérêt du liquide est de créer une zone d’absorption nulle aux ultrasons en créant ainsi une séparation thermique quasi-parfaite entre la peau et les tissus plus profonds (foie ou muscle).

Bénéfices attendus

Le bénéfice pour les êtres humains serait à long terme de proposer un traitement non invasif et ciblé des tumeurs dans différents tissus.

Procédures

Les lapins sont soumis à l'administration d'ultrasons (pulse) par voie externe en 2 sites (région du foie, région interne de la cuisse) sous anesthésie générale. Cette intervention est réalisée sous anesthésie générale qui dure maximum 6h.

Impact sur les animaux

Les procédures sont réalisées sous anesthésie générales En dehors des très rares complications possibles à l'induction de l'anesthéise (allergie, décompensation cardio-respiratoire), sont attendus des manifestations de stress lié à la contention, la manipulation des animaux et à l'induction de l'annesthésie par injection intra-musculaire. Aucune douleur n'est attendue durant la phase sous anesthésie générale.

Devenir

Les animaux seront mis à mort à la fin de l'étude en raison de la nature des prélèvements à effectuer pour analyse.

Remplacement

La définition des limites de sécurité en termes de puissance maximale et de fréquence de répétition des tirs repose sur des phénomènes complexes faisant entrer en ligne de compte des paramètres biologiques liés la dynamique du flux sanguin, et notamment une vasoconstriction locale, ainsi que l’architecture des couches de la peau, pour lesquelles les paramètres acoustiques, d’absorption notamment, ne sont pas documentés avec une précision suffisante. Une première estimation peut être réalisée in silico, mais elle est très imprécise. La définition de formules de sécurité différenciée en fonction des organes-cibles requiert l’emploi d’un modèle in vivo.

Réduction

Dans le but de réduire le nombre d’animaux utilisés, les lapins seront allongés en hyperextension, afin que le foie soit bien dégagé. Cela permet de disposer de deux emplacements à cet endroit au lieu d’un, car l’air présent dans les viscères induirait une réflexion des ultrasons dès le début du pulse. D’autre part, les faces médiales et latérales des pattes postérieures pourront également fournir un emplacement de tir chacune, pour un maximum de 6 emplacements par animal, en fonction de la pilosité. Six individus seront utilisés pour chacun des 10 couples configuration/profondeur, pour un total de soixante individus. Ces données obtenues dans des configurations précises seront extrapolées numériquement à l’ensemble des configurations cliniques possibles. Un lot de validation de 10 individus sera ensuite utilisé pour valider que lors de l’implémentation d’un traitement en conditions réelles, avec une profondeur variable, les valeurs limites d’intensité à la peau définies précédemment permettent d’assurer sa sécurité, i.e. la procédure de traitement par ultrasons n’engendre pas de brûlures de peau.

Raffinement

Les lapins sont hébergés dans les conditions répondant aux standards de l'espèce. Les enrichissements distribués consistent en des blocs de foin compactés, des bûches de bois à ronger et des jouets (balles, haltères en plastiques). Les cages disposent de plateforme permettant de se poser en hauteur ou de se cacher. Les lapins sont anesthésiés durant l'ensemble de la procédure et entouré de bouilottes d'eau chaude. Les paramètres de l'anesthésie sont surveillés pendant toute l'anesthésie. En cas de signe de douleur, un analgésique sera administré.

Choix des espèces

Le lapin est le meilleur modèle pré-clinique pour l’étude de l’échauffement cutané et les données collectées par le passé pour définir la procédure de traitement actuellement utilisée en clinique se sont révélées fiables pour le passage à l’homme. Par comparaison, le type de brûlures qui peuvent être observées sur cochon ou sur brebis correspondent à des dommages de couches plus profondes et modélisent mal ce qui se passe sur l’homme. Nous utiliserons des animaux adultes pour disposer de zones de tir les plus grandes possibles et de la latitude nécessaire à l’étude des profondeurs de traitement (au moins 2 cm de profondeur sous la peau, pour les tirs les plus profonds).

20 cochons vont être opérés sous anesthésie générale et tués avant tout réveil, pour entraîner des soignants à lire les paramètres de la plate-forme de surveillance hémodynamique HemoSphere. Chaque animal reçoit trois ponctions de vaisseaux pour la pose de cathéters, puis subit successivement un choc hémorragique de quarante-cinq minutes, une hypotension de quarante-cinq minutes et un trouble de la contractilité cardiaque de quarante-cinq minutes, sous une anesthésie de deux à trois heures. Le porteur écrit que les animaux vont "sentir la première piqure nécessaire à l'induction puis se retrouver en totale désorientation avant de s'endormir profondément". Après la mise à mort, les corps sont reperfusés et réutilisés pour mettre au point un modèle de chirurgie digestive, urologique et thoracique, ce que le porteur inscrit au titre de la règle des 3R, la formation étant donnée quatre fois par an à quatorze personnes.

Objectifs

Le monitorage a pour objectifs de détecter les anomalies physiologiques du système cardiovasculaire fournir des informations nécessaires à l’établissement du diagnostic et de la stratégie thérapeutique définir des cibles thérapeutiques et évaluer la réponse au traitement. Le monitorage cardiovasculaire peut être divisé en deux catégories principales selon le type de mesures effectuées des variables hémodynamiques : mesures directes ou indirectes. Les mesures directes incluent l’électrocardiogramme, les pressions artérielles, le débit cardiaque et le volume de sang total dans le corps. Les mesures indirectes concernent des variables non cardiovasculaires qui sont influencées par l’état hémodynamique : la quantité d’oxygène dans le sang, la quantité de dioxyde de carbone, l’équilibre acide-base et la température des extrémités. La plate-forme de surveillance avancée HemoSphere offre une vue complète de l’hémodynamique et de l’oxymétrie tissulaire, fournissant ainsi des données pour éclairer les décisions cliniques. À partir d’un seul moniteur, on surveille en continu le patient en utilisant à la fois la saturation en oxygène et les paramètres hémodynamiques pour s’assurer qu’il reste correctement oxygéné.

Bénéfices attendus

Cette formation entre dans le cadre de l’amélioration perpétuelle des soins elle permet d’optimiser la lecture des paramètres hémodynamiques prédictifs et d’anticiper les traitements pour améliorer la survie et les suites opératoires des patients. Dans le cadre de la règle des 3Rs les cadavres seront utilisés pour la formation des jeunes internes en chirurgie de différentes spécialités. De plus étant fortement hépariné pendant la procédure in-vivo le cadavre pourra être revascularisé (post-mortem) et rentrera dans une étude de développement d’un modèle haute-fidélité en chirurgie digestive, urologique et thoracique.

Procédures

Les animaux subiront : Une anesthésie générale de 2 à 3h. Une ponction de l’artère fémorale pour la pose d’un désilet 5 minutes. Une ponction de la veine fémorale pour la pose d’un désilet 5 minutes. Une ponction de la veine jugulaire pour la pose d’un cathéter central 5 minutes. Un choc hémorragique de 45 minutes. Une hypotension de 45 minutes. Un trouble de la contractilité vasculaire et cardiaque de 45 minutes. Une mise à mort instantanée.

Impact sur les animaux

Les animaux vont sentir la première piqure nécessaire à l’induction puis se retrouver en totale désorientation avant de s’endormir profondément.

Devenir

Dans le cadre de la règle des 3Rs après mise à mort de l'animal, les chirurgiens prendront place pour le développement du modèle de chirurgie viscérale et thoracique hautefidélité sur cadavre reperfusé.

Remplacement

Cette formation s’adresse à des personnes qui auront déjà réalisé un apprentissage poussé sur des modèles virtuels et des simulateurs haute-fidélité. Le passage sur l’animal est inévitable car il reflète réellement les conditions d’urgences vitales lors de blocs opératoires. Le stresse l’encombrement stérique du bloc et l’interaction entre les différents acteurs de la procédure ne peut s’envisager qu’en conditions réelles.

Réduction

Dans notre cas la réduction du nombre d’animaux n’est pas soumise à un calcule statistique. Nous avons effectué le calcul du nombre d’animaux utilisés par rapport aux apprenant en prenant en compte le temps maximum supportable par l’animal pour chaque modification hémodynamique et l’encombrement stérique d’un bloc opératoire. Nous avons aussi associé une vidéo transmission dans un auditorium pour augmenter le nombre final de personne participant activement ou passivement à la formation. Cette formation sera effectuée 4 fois par an et permettra de former 14 personnes par cession soit 280 personnes sur 5 ans.

Raffinement

Toutes les modifications hémodynamiques seront réalisées sous anesthésie générale profonde avec analgésie morphinique. Chaque procédure durera le temps minimum nécessaire pour permettre une lecture approfondie des paramètres puis sera suivi d’un retour à la normale et d’une phase de repos de 15 minutes. Après la mise à mort les cadavres seront utilisés pour le développement d’un modèle haute-fidélité en chirurgie viscérale et thoracique. Les animaux seront acclimatés durant sept jours avant l’intervention et leur environnement sera enrichi avec des jouets dédiés type ballons et disques à mordre. L’intervention sera supervisée par deux anesthésistes chevronnés.

Choix des espèces

Le porc est choisi pour ses grande similitudes physiologiques et anatomiques avec l’humain et particulièrement pour son système cardiovasculaire. La taille des gros vaisseaux permet d’utiliser les dispositifs médicaux humains qui s’adaptent parfaitement au modèle. Souvent utilisé pour d’autres études en chirurgie l’anesthésie et le monitoring hémodynamique du porc sont bien connus. De plus les drogues utilisées en réanimation humaine ont la même action chez le porc. Les animaux seront de jeunes adultes de 70 à 80 kg pour leurs similitudes anatomiques avec les patients adultes humains.