Cochons

Écartés du circuit commercial parce que l'anesthésique employé n'a pas d'autorisation de mise sur le marché chez le porc, les 27 animaux de ce projet doivent être soit confiés à une association par l'intermédiaire du GRAAL, soit tués par injection létale et éliminés par l'équarrissage. Ils vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, quatre biocapteurs à microaiguilles suturés à la peau du dos ou derrière les oreilles, portés de 24 heures à 7 jours en hébergement individuel, un isolement que le porteur reconnaît stressant pour une espèce grégaire. Chaque porc est anesthésié deux fois, dont une jusqu'à quatre heures avec cathéter, prélèvements sanguins répétés et injections provoquant une hyperkaliémie qui expose à un arrêt cardiaque, et peut être réutilisé pour quatre itérations espacées de dix jours. Le dispositif est destiné au suivi des maladies rénales chroniques, mais le porteur indique qu'aucune analyse statistique n'est prévue et que l'effectif correspond à une estimation haute du nombre d'itérations nécessaires pour que le capteur fonctionne.

Objectifs

Les affections rénales chroniques sont des maladies évolutives se traduisant par une importante dégradation de sa qualité de vie. En effet, en phase terminale le patient a besoin de dialyses régulières voire d'une transplantation d’organe. Le suivi des patients comprend des prises de sang régulières pour surveiller l’évolution de la maladie et des prises de sang rapprochées durant les phases de décompensation. Les délais dans la réalisation des analyses puis dans la réception des résultats peuvent conduire à des retards dans l’ajustement de traitement voire à des hospitalisations en urgence. L’analyse en temps réel des concentrations des biomarqueurs permettrait un suivi plus simple, moins contraignant, et une réponse plus rapide aux évolutions des symptômes, avec une prise en charge plus adaptée. Le dispositif testé dans ce projet est un biocapteur portable à placer sur la peau et mesurant en continu 2 biomarqueurs couramment utilisés par les néphrologues : le potassium et le glucose. Ce patch contient un réseau de microaiguilles (

Bénéfices attendus

Les résultats du projet pourraient présenter plusieurs bénéfices sur le long terme, sur le plan médical et sur le plan scientifique. Le projet pourrait etre bénéfique aux patients car il s’inscrit dans le cadre du développement d’un instrument destiné à l’amélioration du suivi des affections rénales chroniques. Un meilleur suivi de ces maladies permettra d’améliorer les conditions de vie des patients en les maintenant plus longtemps à des stades précoces de la maladie auxquels sont associés des symptômes et/ou des contraintes médicales mineures. Cela sera permis par un suivi facilité, un traitement plus adapté et ajusté plus rapidement. Additionnellement, le dispositif permet de remplacer les prises de sang comme moyen de suivi de l’évolution de l’état des reins. Ceci présente 3 avantages : - Une diminution des contraintes de déplacement pour le patient, et donc un suivi quotidien simplifié - Une augmentation du nombre de points de mesure permises par le capteur ce qui offre une image plus précise de l’évolution de ces concentrations au cours du temps aidant ainsi les médecins - Les informations étant directement transmises au médecin et au patient, il est possible de réagir plus rapidement pour adapter le traitement médical et/ou le comportement du patient (alimentation notamment) si besoin. Au-delà des bénéfices induits directement par l’utilisation de ce capteur à l’avenir, les résultats de cette étude, ainsi que des prochaines permettront d’ouvrir la voie au développement d’autres capteurs du même type adaptés au diagnostic, au suivi et/ou au traitement d’autres pathologies. D’un point de vue scientifique, un des objectifs de cette étude est de démontrer l’existence d’un lien utilisable pour la mesure en continu entre la kaliémie sanguine et la concentration de potassium dans le fluide interstitiel, où est effectuée la mesure. En effet, si des liens sur des mesures ponctuelles ont déjà été observés, aucun lien de ce type n’a été démontré à ce jour pour des mesures dynamiques et une preuve dans ce sens ouvrirai de nouvelles perspectives dans le domaine de la mesure en continu de la kaliémie dans le fluide interstitiel.

Procédures

Les animaux d'études seront anésthésiés à deux reprises: - Une anéthésie de courte durée (une vigntaine de minutes) pour la pose des biocapteurs (4 capteurs par animal positionnés sur le dos ou derrière les oreilles, suturés à la peau), - Une anésthésie de longue durée (jusqu'à 4h) pour les tests de mesures. Au cours de cette deuxième anésthésie, les animaux seront cathéterisés afin de faciliter l'administration des solutés et les prélèvements sanguins. Une fois les biocapteurs mis en place, les animaux seront hébergés en individuel pour une durée allant de 24h à 7 jours. Cet isolement peut être source de stress chez cette espèce grégaire.

Impact sur les animaux

1 - Le port du capteur peut potentiellement provoquer des effets secondaires chez l’animal, que ce soit dû à une réaction aux aiguilles insérées dans la peau ou bien à l’adhésif utilisé. 2 - Effets secondaires dûs à l’anesthésie (hypotension, hypoxie, réaction anaphylactique). 3 - Effets secondaires liés à l’injection de solution de biomarqueurs : Une hyperkaliémie crée un risque de complication cardiaque pouvant aller jusqu’à l’arrêt cardiaque. 4 - Effets secondaires liés aux prélèvements sanguins

Devenir

Les animaux ayant participés à la procédure expérimentale ne pourront pas retourner dans le circuit commercial car l'anésthésique utilisé n'a pas d'AMM chez le porc. Il y a donc deux issues possibles pour les animaux: 1) Rehabilitation des porcs en passant par Le GRAAL. Ces derniers seront placés dans des Associations ou Refuges avec un contrat spécifiant que l'animal ne pourra en aucun cas entrer dans la chaîne alimentaire. 2) Les animaux seront euthanasiés par injection lethale d'anesthésique jusqu'à l'arrêt cardiaque. Les carcasses seront éliminées par la filière de l'équarrissage.

Remplacement

Des études bibliographiques et des tests de biocompatibilité (notamment de cytotoxicité en culture cellulaire et d’extraction) seront menés en parallèle de cette étude, toutefois ces résultats sont limités et ne remplacent pas une observation in-vivo. De même, des résultats préliminaires ont été obtenus concernant la performance analytique du capteur en conduisant des tests in-vitro. Toutefois, ce résultat ne peut pas etre directement extrapolé pour l’utilisation du capteur in-vivo car l'environnement de mesure de la peau est radicalement différent de celui des tests in-vitro. Ces derniers incluent l’utilisation de solutions prélevées, de peaux d’animal mort ou de peaux artificielles, toutefois, cela n'est pas suffisant. Il est aussi difficile de simuler informatiquement un environnement aussi complexe. En effet l’impédance des tissus, les concentrations des molécules, la répartition des molécules cibles dans l'environnement et la dynamique de ces paramètres ont une influence importante et ne peuvent etre testés qu’in-vivo. Additionnellement, cela permet de tester l’effet de la réaction immunitaire sur l’évolution de la qualité de la mesure dans le temps et notamment une diminution du signal dû à une colonisation de la surface des électrodes de mesure par des cellules immunitaires ou d'autres effets de bio-encrassement.

Réduction

27 animaux maximum seront nécessaires. Cette étape est itérative, chaque itération permet d'optimiser le capteur et l'algorithme de mesure en fonction des résultats de la précédente jusqu'à atteindre un résultat satisfaisant. Le nombre d’itérations, et donc d’animaux nécessaires, dépendra des résultats obtenus durant l’étude. Le nombre d’animaux indiqué correspond donc à une estimation haute du nombre d’itérations qui seront nécessaires pour que le capteur fonctionne correctement et pour valider le résultat. Dans un cas idéal, 1 animal serait suffisant pour optimiser le capteur et 3 pour valider le design et l'algorithme. Chaque animal pourra etre réutilisé pour un maximum de 4 itérations, chacune espacée d’au moins 10 jours. Aucune étude statistique n'est prévue sur cette étude. A ce stade, la performance analytique est établie de manière individuelle pour chaque capteur.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en case individuelle afin d'éviter que les animaux ne s'arrachent les dispositifs entre eux. Néamoins, les animaux pourront maintenir les contacts physiques (groin à groin), olfactifs, visuels et auditifs avec leurs congénères à travers les barrières. Dans chaque case, des objets à manipuler (jouets à mâcher, balles, cordes ou chaînes) seront mis à disposition. De la compote de pomme ou morceaux de fruits seront également mis à disposition. Les enrichissements seront renouvelés chaque semaine. Les animaux seront suivis quotidiennement afin de vérifier leur état général, la prise alimentaire, la prise de boisson et l’émission de fèces. L’absence de réaction au dispositif sera également contrôlée. Des points-limites adaptés ont été définis afin de limiter et de prendre en charge précocement toute souffrance. Les prélèvements sanguins seront réalisés sous anesthésie afin de limiter le stress pour ces protocoles invasifs comprenant notamment la pose d’un cathéter pour une durée de 4 heures, des prélèvements sanguins réguliers ainsi que des injections pouvant provoquer des états d’hyperglycémie et d’hyperkaliémie. Durant les procédures invasives, le niveau des biomarqueurs sanguins seront suivis en temps réel donc le contrôle des paramètres vitaux pourra etre réalisé dès l’apparition des premiers signes alarmants. Les procédures invasives seront espacées d’au moins 10 jours afin de permettre le repos et le rétablissement de l’animal entre deux phases.

Choix des espèces

Pour cette étude, le choix de l’espèce animale s’est porté sur le porc pour plusieurs raisons : - La structure de la peau des porcs est similaire à celle de la peau humaine, elle fournit un environnement adapté pour tester les capacités des capteurs - L’épaisseur de la peau des porcs est similaire à celle de la peau humaine à certains emplacements du corps (oreilles,cou...) - La concentration des analytes cibles dans le sang des porcs est similaire à celle que l’on trouve chez l'homme. Les porcs utilisés seront des porcs juvéniles d’environ 30 kg. A ce stade de développement, les animaux sont facilement manipulables.

Tués à l'issue d'une sixième intervention menée sans réveil, pour prélever la trachée greffée et de la muqueuse nasale, 20 porcs vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit six chirurgies sous anesthésie générale sur 56 jours, dont une de quatre à cinq heures, avec un prélèvement de 50 mL de sang à chaque anesthésie. Le porteur attend des douleurs cervicales de cinq à six jours, des troubles de la déglutition, un risque d'infection du site opératoire et, pour les animaux porteurs d'un stent, des difficultés respiratoires si le dispositif se déplace. Il décrit le remplacement trachéal chez l'humain comme une impasse thérapeutique et conclut que le recours à l'expérimentation animale est "indispensable" avant tout essai clinique.

Objectifs

En chirurgie des voies aériennes pédiatriques, les maladies nécessitant d’enlever une grande partie de la trachée sont des impasses thérapeutiques. En effet, une résection étendue nécessite un remplacement trachéal dont la technique chirurgicale n’est pas maitrisée à ce jour. De nombreuses techniques de remplacement ont été publiées chez l’adulte et l’enfant, avec des suites opératoires compliquées. Le remplacement trachéal reste exceptionnel. Néanmoins, la problématique clinique demeure. Notre équipe a fait le choix d’un projet de recherche de remplacement trachéal avec un procédé de décellularisation. L’objectif du projet est l’évaluation in vivo de ce remplacement de trachée par une étude comparative de la survie sans événement respiratoire et de l’aspect endoscopique après remplacement trachéal avec et sans stent trachéal.

Bénéfices attendus

A ce jour, il n’y a pas d’étude comparative de l’évolution clinique et endoscopique d’un modèle vivant de gros animal après un remplacement trachéal. Cette étude comparative permettra d’analyser d’une part les événements cliniques et endoscopiques survenant dans les suites à court et moyen termes, avec ou sans stent trachéal, et d’autre part les processus cellulaires, tissulaires et systémiques sous-jacents. Les différences attendues, dans le groupe avec stent par rapport au groupe sans stent, sont une diminution des événements respiratoires obstructifs par fragilisation de la trachée et diminution du calibre de la trachée. Les bénéfices à long terme seront la preuve de concept de la fiabilité du remplacement trachéal par décellularisation et la possibilité d’une étude du remplacement trachéal chez l’homme. De plus, des résultats positifs permettront également d’envisager la technique pour des indications différentes

Procédures

20 porcs auront six interventions chirurgicales sous anesthésie générale. La première intervention dure 60 minutes. La deuxième dure 240 à 300 minutes. Les troisième, quatrième, cinquième interventions durent 30 minutes. La sixième intervention dure 90 minutes et est sans réveil. Un prélèvement sanguin de 50 mL sera réalisé lors de chaque anesthésie générale. Les interventions auront lieu sur une période de 56 jours.

Impact sur les animaux

La première intervention peut être génératrice de stress et de douleur modérée dont la durée prévisible est de 3 à 4 jours. L’infection du site opératoire est une complication potentielle. Le prélèvement du muscle peut entrainer des douleurs modérées à la mobilisation de la tête. Il n’y pas de trouble de déglutition attendu. La perte de poids, sauf cause infectieuse, n’est pas attendue. La deuxième intervention peut être source de difficulté à respirer soit aiguë, soit progressive dans le temps. Il n’y a pas de risque hémorragique attendu. Des douleurs modérées sont attendues au site opératoire cervico-trachéal, d’une durée prévisible de 5-6 jours. Le prélèvement musculaire peut entraîner des douleurs modérées à la mobilisation de la tête. Le geste trachéal peut générer des troubles modérés de la déglutition. Les difficultés majeures d’alimentation ne sont pas attendues. Des douleurs cervicales légères à modérées sont attendues après les interventions 3, 4, et 5, d’une durée prévisible d’un à deux jours. Pour les animaux qui seront porteurs de stent trachéal, une mobilisation du stent peut également être cause de difficulté à respirer.

Devenir

Les 20 animaux seront mis à mort à l’issue de la sixième intervention pour prélèvement du complexe trachée native-matrice trachéale implantée, et pour prélèvement de muqueuse nasale.

Remplacement

Le remplacement n’est pas possible car l’étude porte sur le remplacement trachéal circonférentiel au sein d’un organisme vivant complexe (avec une anatomie proche de celle de l’homme). Il n’y a ni modèle in vitro ni modèle in silico. Par ailleurs, cette étude n’a pas été rapportée par une autre équipe à ce jour. Le recours à l'expérimentation animale est indispensable pour ce projet avant la réalisation d’essais cliniques chez l’homme.

Réduction

Nous avons déjà débuté les études chirurgicales d’implantation sterno-céphalique sur des porcs vivants. Ces chirurgies nous ont permis d’affiner et de perfectionner les techniques chirurgicales au préalable, et d’étudier la sécurité de cette intervention. Le nombre total d’animaux a été calculé́ en respectant les critères pour une analyse statistique non paramétrique par échantillons appariés. Les extrémités du remplacement seront conservées pour études histologiques, immunologiques et biomécaniques. Les prélèvements non utilisés seront cryopréservés ou fixés pour une possibilité d’étude rétrospective sans recourir à de nouvelles expérimentations animales. Enfin lors de la mise à mort, sur le principe de la mutualisation des prélèvements, d’autres tissus du porc pourront également être mis à disposition de nos collaborateurs dans le but de réduire le nombre d’animaux utilisés, de manière globale, en expérimentation animale.

Raffinement

La méthodologie utilisée nous permettra d’assurer l’absence de souffrance inutile et le bien-être des animaux. Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation et adaptées en accord avec le personnel de l’animalerie (les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum; le milieu est enrichi). Le vétérinaire référent du Laboratoire passera une fois par semaine et à la demande des zootechniciens si besoin. Durant les périodes post-opératoires immédiates, le suivi des animaux est quotidien à l’aide d’une grille de suivi des points limites définis a priori (dyspnée, alimentation, perte de poids, douleur). Les animaux auront un traitement antalgique adapté. Afin d’éviter une surinfection de la zone de greffe, une antibioprophylaxie systématique sera administrée. En cas de signes externes de souffrance (perte de poids, prostration, fièvre) ou de difficulté aiguë à respiratoire sans traitement possible, les animaux seront mis à mort.

Choix des espèces

Parmi les différents modèles animaux envisageables (rongeurs, lapins, chèvre, mouton, porc), le porc a une trachée dont les caractéristiques anatomiques et biomécaniques se rapprochent le plus de celle de l’homme. De plus, des modèles de porcs sont déjà utilisés dans d’autres études de remplacement trachéal. Enfin, l’immunologie du cochon est bien connue. Cette connaissance établie facilitera notre analyse de la réaction inflammatoire potentielle sur le site de greffe. Animaux matures sexuellement pour limiter la croissance des tissus, plus intense chez les animaux en croissance (juvéniles). L'âge est relativement secondaire en revanche nous visons des animaux dont le poids est stabilisé entre 45 et 60 kg. Cette stabilité (relative) du poids est habituellement atteinte entre 12 et 18 mois.

Un rein prélevé par chirurgie ouverte, transporté par drone, puis regreffé au même animal avant l'ablation du rein restant: 9 porcs subissent cette séquence au cours d'une procédure unique de sept jours, d'un niveau de souffrance modéré, et sont tués au septième jour pour analyse histologique du greffon. Chaque animal est à la fois son propre donneur et son propre receveur, avec une heure de chirurgie pour le prélèvement, trois heures pour la transplantation, un cathéter central, des prises de sang quotidiennes et un hébergement individuel jusqu'à reprise de la diurèse. Le projet porte sur le mode de transport, le drone étant présenté comme une solution prioritaire pour ramener la durée d'ischémie sous dix heures, avec un intérêt économique et sécuritaire déclaré. Le porteur écrit que trois porcs par groupe ne permettent aucune analyse statistique, tout en jugeant cet effectif suffisant pour fonder la sécurité du dispositif avant son autorisation en clinique humaine.

Objectifs

Le plan ministériel (ministère de la santé) pour le prélèvement et la greffe d’organes et de tissus 2022-2026 en coordination avec l’Agence de BioMédecine a pour objectif de diminuer la durée moyenne de transport des organes. Le but est d’atteindre pour les transplants rénaux une durée d’ischémie au cours du transport < 10 heures. L’utilisation de systèmes d’avions pilotés à distance (drones aériens) fait partie des solutions prioritaires car il permet de diminuer significativement la durée de transport des transplants. Il présente aussi un intérêt sécuritaire en diminuant le nombre d’intervenants et travailleurs nocturnes et également un intérêt économique. Le transport de transplants rénaux par drones représente néanmoins un challenge et fait apparaitre de nouvelles problématiques non explorées (Condition non pressurisée et non thermo-régulée, avec exposition des transplants à des température décroissantes et à des vibrations). L’objectif de ce projet est d’évaluer l’utilisation d’un nouveau mode de transport par drones des transplants rénaux. Notre projet vise à réaliser une première en utilisation d’un drone développé pour le transport d’organe avant autorisation en clinique humaine.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus de ce projet sont d’apporter des données de sécurité de l’utilisation des drones dans le transport des transplants rénaux. Les évaluations biopsiques visent à évaluer l’absence de lésion histologique. La surveillance clinique vise à assurer la reprise de fonction des transplants après transport. Ces données de sécurité permettront la mise en place des premiers protocoles de transport des transplants rénaux en clinique humaine.

Procédures

Ce projet prévoit l’utilisation de 9 porcs sur une procédure unique expérimentale de 7 jours reproduisant un processus complet de transplantation rénale avec prélèvement, transport du transplant, transplantation et suivi. - Sous anesthésie générale, un prélèvement rénal gauche sera réalisée par chirurgie ouverte. (1 heure) - Après transport des transplants rénaux selon 3 distances de références avec une phase de décollage, de vol et d’atterrissage Sous anesthésie générale, transplantation rénale puis néphrectomie droite seront réalisées par la même cicatrice de chirurgie. (3 heures) . - Un suivi des animaux sera réalisé pendant 7 jours avec une surveillance clinique, de la diurèse et par prises de sang quotidiennes sur cathéter central. - Mise à mort des sujets sous procédure d’anesthésie

Impact sur les animaux

Les nuisances ou effets indésirables attendus sur les animaux pourraient inclure : • Anesthésie profonde et prolongée des animaux • Effets secondaires systémiques liés à l'anesthésie générale et ou aux médicaments administrés pendant les procédures chirurgicales et pour la gestion de la douleur post-opératoire. • Douleur en lien avec la chirurgie abdominale. • Risques de complications chirurgicales telles que l'infection des plaies ou les saignements. • Hébergement individuel des animaux pour surveiller la diurèse jusqu’à reprise franche de la diurèse.

Devenir

Au 7ème jour, les porcs seront euthanasiés sous procédure complète d’anesthésie générale, pour prélèvement et analyse histologique du greffon explanté.

Remplacement

L'étude de la fonction d’un organe dans sa complexité, ne peut se concevoir que dans un modèle animal pré-clinique (donneur), il n’existe pas de remplacement possible pour ces expérimentations qui répondent cependant aux exigences de réduction et de raffinement. Cependant, de façon à réduire le nombre d’animaux utilisés, les modèles porcins seront à la fois leur donneur et leur receveur pour diminuer le nombre de sujet nécessaire.

Réduction

Il s’agit d’une première étude de sécurité. L’inclusion de 3 porcs par groupe permet d’avoir des éléments de sécurité nécessaires pour passer aux groupes suivants. Bien que le nombre de 3 animaux par groupe ne permettent pas une analyse statistique des résultats, il est suffisant pour cette première étude de sécurité. En cas de lésions trop importantes des transplants, les porcs suivants ne seront pas inclus. De façon à réduire le nombre d’animaux utilisés, les modèles porcins seront à la fois leur donneur et leur receveur pour diminuer le nombre de sujet nécessaire.

Raffinement

Une attention particulière sera portée au raffinement dans l’hébergement individuel et dans la prise en compte des souffrances de l’animal. A leur arrivée les animaux seront hébergés en groupe durant une période d’acclimatation pré-expérimentale de 7 jours minimum. La température de la pièce sera maintenue à la même température que chez l’éleveur et l’alimentation sera poursuivie telle que chez l’éleveur de façon à établir une continuité et diminue le stress thermique et alimentaire. Une alimentation humidifiée sera apportée aux animaux en post-opératoire pour faciliter la prise alimentaire. Un pansement gastrique par Keal 1g per os sera apporté une fois par jour aux porcs pour diminuer le risque d’ulcère gastrique. Les procédures chirurgicales se dérouleront sous anesthésie générale avec une analgésie adaptée. Durant les opérations, les porcs seront installés sur des tapis chauffants. Un gilet avec une voie veineuse centrale sera installée sur chacun des animaux pour faciliter l’administration IV des antalgiques, faciliter l’hydratation des sujets et enfin faciliter le prélèvement des biologies sanguines. L’utilisation d’un cathéter central permet d’éviter l’usage itératif d’anesthésies légères nécessaires aux prélèvements veineux périphériques. Enrichissement du milieu : Des Jouets et une diversification seront à disposition pendant toute la phase d’expérimentation, conformément aux moyens disponibles dans l’animalerie. Les animaux seront hébergés collectivement pendant la phase d’adaptation. Après début de la phase expérimentale à proprement parler, les animaux seront hébergés individuellement pour permettre le déroulement des expérimentations dans de bonnes conditions. Un hébergement collectif n’est pas possible durant cette phase du fait de l’utilisation de cages métaboliques associée au suivi de la diurèse et à des gilets de maintien de la voie veineuse centrale. Les porcs seront cependant hébergés au sein d’une même pièce, dans des boxes accolés avec contact olfactif, visuel et auditif. Un enrichissement et contact avec les animaliers sera alors accru pendant cette phase.

Choix des espèces

La race de porc utilisée est Landrace x Piétrain x Large White. Le modèle porcin est le modèle de référence en transplantation rénale car la physiologie rénale est proche de celle humaine. L’anatomie abdominale ainsi que la physiologie du porc de 70 kg sont proches de celles de l’homme adulte et font donc de cette espèce un excellent modèle pré-clinique pour l’analyse des transplants rénaux. Jeunes mâles, 70Kg, similitude anatomique et physiologique avec un homme adulte au niveau abdominal. Modèle de référence pour l’analyse des transplants rénaux.

Trois heures de chirurgie du thorax, puis deux actes chirurgicaux supplémentaires à deux mois et trois jours d'intervalle, le dernier se terminant par la mise à mort : 80 cochons vont être utilisés sur cinq ans dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des sondes de mesure et un câble de pacemaker sont implantés dans leur cœur, puis une insuffisance cardiaque leur est provoquée par stimulation cardiaque et pression artérielle élevées, pour tester des traitements de protection du muscle cardiaque. Le porteur juge probable qu'une partie des animaux supporte mal ce traitement, avec baisse d'activité, perte d'appétit et amaigrissement en fin de protocole. Tous sont tués pour l'étude du cœur au microscope, alors que le projet annonce des bénéfices valant "autant pour la santé humaine que pour la santé animale".

Objectifs

L’insuffisance cardiaque est une maladie grave qui se définit par l’incapacité du coeur à pomper suffisamment de sang pour répondre aux besoins de l’organisme. Elle survient généralement chez des individus majoritairement âgés dont la santé est fragilisée depuis plusieurs années par des troubles cardiaques ou respiratoires ou par de l’hypertension. Elle se présente par un essoufflement et une fatigue disproportionnés par rapport à l’effort produit, d’abord uniquement à l’effort, puis aussi au repos. Dans les cas les plus avancés apparaissent dyspnée, toux nocturne, oedème (des poumons, des membres inférieurs), ascite, cardiomégalie. Le nombre de cas d’insuffisance cardiaque a augmenté au cours des 30 dernières années, en raison de l’amélioration des traitements des troubles cardiaques et avec le prolongement de l’espérance de vie des personnes atteintes. L’insuffisance cardiaque est une cause importante de mortalité, et le taux de survie 5 ans après le diagnostic est d’environ 50%, avec au moins 165000 hospitalisations et plus de 70000 décès annuels en France. C’est pourquoi nous étudions l’insuffisance cardiaque avec un modèle de porc avec ou sans troubles métaboliques (insulino-résistance et dyslipidémie) à pression artérielle et stimulation cardiaque élevées, car nous avons grand besoin de comprendre sa physiopathologie et de trouver de nouvelles stratégies visant à prévenir ou à réduire la progression du dysfonctionnement du coeur. Notre projet prévoit d’utiliser au maximum 80 porcs sur 5 ans. La fréquence cardiaque, la taille du cœur, l’anatomie coronaire, l’innervation, la circulation collatérale native du porc sont très proches de celle de l’Homme. Le plan général du projet est de pratiquer une chirurgie afin d’implanter des sondes de mesure de l’activité cardiaque (pression aortique et ventriculaire gauche, débit aortique et coronaire) et un câble de stimulation de pacemaker, et après une période de repos, d’induire une insuffisance cardiaque afin d’évaluer l’effet d’un traitement thérapeutique grâce aux sondes implantées, mais aussi grâce à des mesures échocardiographiques et à l’analyse de sang et de tissus cardiaques prélevés. Le premier traitement prévu est une thérapie cellulaire basée sur les cellules dérivées des cardiosphères, cellules pluripotentes obtenues par mise en culture de fragments cardiaques et permettant une régénération du tissu de l’organe. D’autres traitements pourront être testés par la suite, tel un basé sur l’ANGPTL4.

Bénéfices attendus

Le projet permet d’évaluer de manière très prédictive des stratégies de protection cardiaque, dont les résultats bénéfiques à long terme valent autant pour la santé humaine que pour la santé animale, et jouent sur l’amélioration globale de la qualité de vie, grâce à une amélioration de la fonction cardiaque.

Procédures

Chaque animal sera soumis 1 seule fois à une chirurgie thoracique réalisée sous anesthésie générale d’environ 3 heures, puis environ 2 mois plus tard à un acte chirugical percutané sous anesthésie générale d’environ une demie-heure, puis 3 jours plus tard à un acte chirugical percutané sous anesthésie générale se terminant par la mise à mort. Tous les autres actes sont indolores et consistent en des soins, ou à des échocardiographies ou à des enregistrements de paramètres hémodynamiques effectués sous sédation légère afin que l’animal soit bien calme.

Impact sur les animaux

L’insuffisance cardiaque se caractérisant essentiellement par une fatigue chronique, il est probable qu’un certain nombre d’animaux supportent moins bien ce traitement, ce qui entrainera une baisse d’activité et une perte d’appétit avec une stabilisation, voire une légère baisse de leur poids en toute fin de protocole.

Devenir

Tous les animaux sont mis à mort pour récupérer le coeur afin d'en faire l'étude histologique.

Remplacement

Aucune méthode alternative ne permet actuellement de tester totalement une stratégie de protection cardiaque sans passer finalement par l’expérimentation animale. Les traitements envisagés ont déjà été testés in vitro ou sur des animaux de petite taille (rongeurs) aux caractéristiques cardiaques trop dissemblables de l’Homme. Seuls des essais effectués sur un modèle d’étude cardiaque proche de l’Homme sont scientifiquement acceptables pour envisager une extrapolation vers la pratique clinique humaine.

Réduction

Il est prévu d’utiliser le minimum d’animaux pour chaque stratégie testée, et le nombre par lot est fixé à 8. De plus, à chaque fois que c’est possible, les animaux des lots témoins sont mutualisés pour chaque stratégie.

Raffinement

Des antalgiques, des anesthésiques et des tranquillisants sont utilisées à des doses adaptées (voir détails plus bas). Nous ne pensons pas observer de différences comportementales entre avant et après les actes chirurgicaux. Des signes indicatifs de gêne inhérents au modèle expérimental seront probablement observés en fin de protocole, et cette période sera particulièrement surveillée afin qu’elle soit le plus courte possible pour l’animal. Ils sont suivis quotidiennement et bénéficient de sciure pour satisfaire leurs réflexes de fouissage, et d’objets « manipulables » pour améliorer leur qualité de vie. Ils sont logés à plusieurs avant leur chirurgie.

Choix des espèces

L’animal choisi est le modèle le plus adapté pour ce projet, et validé depuis plusieurs années dans notre laboratoire. Le porc, par sa fréquence cardiaque, la taille de son myocarde, son anatomie coronaire, son innervation et l’absence de circulation collatérale native, est un modèle proche de l’Homme. Il permet de réaliser des études précliniques très prédictives sur le plan cardiovasculaire. Porc fermier à 2 mois ½ (25kg), âge minimal souhaité et poids maximal souhaité pour commencer les expérimentations. Mini-porc Yucatan à 9 mois (40kg), avec un poids devant rester stable le temps de l’expérimentation, la différence d’âge se justifiant par la longue mise en place des troubles métaboliques.