Cochons

60 porcs vont être utilisés, opérés sous anesthésie et tués avant tout réveil. Chaque animal subit une chirurgie du thorax d'une quarantaine de minutes puis est tué pour prélever le cœur, afin de comparer des dispositifs de préservation de greffon et une évaluation par imagerie. Le porteur écrit que la "souffrance myocardique" provoquée est "nécessaire à l'étude" tout en la présentant comme sans douleur supplémentaire pour l'animal sous anesthésie. Sur le remplacement, il affirme que l'évaluation d'un organe ne peut se réduire à celle d'une cellule et que la simulation informatique reste insuffisante.

Objectifs

Le but de ce projet est d’être le premier pas vers l’amélioration de la préservation et donc de la qualité des greffons cardiaques en limitant les conséquences de l’ischémie (arrêt de l’apport sanguin vers un organe), celle-ci ayant pour conséquence l’altération puis l’arrêt de la fonction de l’organe. Cette étape fait partie du processus de transplantation cardiaque. Pour protéger le cœur de cette ischémie et lui permettre de repartir, il est mis en sorte d’hibernation profonde, arrêtant sa fonction de pompe le temps du transport de l’organe vers le receveur. Le cœur ne se contracte plus et donc ne consomme quasiment pas d’oxygène. Il est ainsi protégé pour une durée de 4 à 6h. Passé ce délai, les altérations sur le cœur, secondaire à l’ischémie ne permettront pas au cœur de repartir. Le délai entre l’arrêt du cœur et son nouveau départ est court. Pour nous permettre d’augmenter le nombre de greffon (actuellement 1 greffon pour 2 patients) et améliorer sa protection, nous avons établis un protocole qui compare les dispositifs de transport du greffon. Améliorer sa protection est une obsession permanente. En effet, 42 % des patients transplanté cardiaque vont présenter dans les 24h premières heures une dysfonction précoce du greffon, c’est-à-dire une altération de sa fonction contractile qui conduit souvent au décès du patient. En effet, la pompe cardiaque est alors dans l’incapacité d’apporter le débit sanguin nécessaire à tout l’organisme et qui entraine la souffrance de l’ensemble des organes. Cette dysfonction peut être liée à un rejet. Cette réaction immunitaire forte est dirigée contre le cœur qui est reconnu comme étranger à l’organisme, comme si c’était un virus. La durée d’ischémie est responsable à elle seule de cette dysfonction. Améliorer la protection cardiaque pourrait diminuer les dysfonction précoces ainsi que les complications pour les patients : pose d’assistance cardiaque, dysfonction d’organes comme le foie ou le rein, etc..

Bénéfices attendus

Utiliser des dispositifs plus fiables que ceux utilisés actuellement permettra d’améliorer le taux de succès des transplantations réalisées, en limitant notamment les dysfonctions précoces des greffons. Par ailleurs, se donner les moyens d’évaluer la qualité d’un greffon cardiaque, via l’IRM (imagerie fiable, reproductible, non opérateur dépendant) constituera un véritable outil de recherche translationnelle. L’objectif étant de le transposer en pratique clinique pour avoir à disposition un moyen fiable et rapide d’évaluation avant la transplantation cardiaque, moyen inexistant à ce jour. Cela permettra par la suite d’exploiter à leur maximum le potentiel des trois nouveaux dispositifs qui sont ou seront prochainement mis sur le marché. Chacun repose sur une technologie spécifique avec une efficacité et un cout propre. Mieux les connaitre permettra d’adapter le dispositif de préservation aux durées d’ischémies prévues/anticipées afin d'en limiter les conséquences et de rationaliser le bilan cout/efficacité. Enfin, ces dispositifs de conservation des greffons cardiaques, dont certains promettent jusqu’à 24h de protection pourraient modifier l’organisation de la transplantation cardiaque chez l’Homme.

Procédures

tous les animaux seront soumis à une unique chirurgie du thorax de courte durée sous aesthésie générale et analgésie profonde (environ 40 min au total).

Impact sur les animaux

L'animal subira une période de stress lors de son acheminement jusqu’à son lieu d'hébergement et au stress de l'induction d'une anesthésie générale de courte durée.

Devenir

Les animaux sont mis à mort afin que les organes soient prélevés.

Remplacement

L’évaluation d’un organe ne peut pas se réduire à l’évaluation d’une cellule. Un organe est composé de différents tissus, eux-mêmes composés de cellules. La fonction d’un organe résulte d’une interaction de ces tissus. L’évaluation de sa fonction ne peut pas être « réduite » à l’évaluation cellulaire ou tissulaire. Par ailleurs, les progrès de la simulation informatique ne permettent pas encore non plus de modéliser l’organe de façon adapté à notre besoin. Ce projet pourrait être l’occasion de créer un modèle d'évaluation des greffons cardiaques. Le choix du cochon comme modèle animal est lié au fait qu’il est l’un des plus directement transposable chez l’homme.

Réduction

Les analyses statistiques réalisées dans le cadre d'une étude préliminaire portent à 9 le minimum d'animaux nécéssaire pour la partie omique et à 10 pour la partie IRM. Les équipes avec lesquelles nous allons collaborer pour utiliser le maximum d'organes pour chaque animal sacrifié sont désormais bien identifiées.

Raffinement

Les animaux seront hébergés par petits groupes, dans des box individuels permettant le contact physique, olfactif et visuel entre congénères. Ils sont hébergés sur litière de copeaux, ce qui leur permet d’exprimer leur comportement de fouissage (une partie des granulés est cachée dans la litière) et des balles de plastique au sol ou attachées au mur sont mises à disposition. Les hébergements sont sur un cycle jour/nuit de 12h/12h avec une température de 20-21°C, mais les animaux seront réceptionnés la veille de la procédure sans réveil. Le protocole sera le même que celui réalisé chez l’homme lorsque le cœur bat encore mais que le cerveau ne fonctionne plus, et de façon irréversible. Ce protocole est conçu pour assurer l’absence de douleur (sous anesthésie générale et analgésie profonde). Celle ci sera surveillée par la fréquence cardiaque et l'électrocardiogramme. Ainsi, en cas de tachycardie (augmentation franche de la fréquence cardiaque) a plus de 150 battements par minute, les sédations seront augmentées pour garantir l'analgésie. La « souffrance » myocardique provoquée est nécessaire à l'étude mais n’entraine aucune douleur supplémentaire pour l’animal.

Choix des espèces

Le porc est l’animal dont la physiopathologie se rapproche le plus de l’Homme. Ces résultats pourront donner suite à des études cliniques chez l’Homme. Nous utiliserons des porcs juvéniles de 55 kg. Ce choix nous permet de nous rapprocher au plus de la morphologie chez l’Homme. Cette taille nous permettra également de mutualiser les organes avec les chirurgiens thoraciques. Des porcs plus petits rendent difficile voire impossible les prélèvements conjoints du cœur et des poumons.

72 porcs vont être utilisés, opérés sous anesthésie et tués avant tout réveil. Chaque animal subit une ouverture du thorax puis un arrêt cardiaque provoqué, le cœur étant prélevé pour tester un dispositif de transport de greffon et une solution de préservation mis au point au laboratoire, protégés par deux brevets. Le porteur décrit une mise à mort sous anesthésie sans réveil et situe le seul stress possible à l'induction de l'anesthésie. Sur le remplacement, il affirme que les essais sur cellules restent "très insuffisants" pour représenter les phénomènes en jeu dans le greffon et retient le porc pour la proximité de son cœur avec celui de l'humain.

Objectifs

CONTEXTE La transplantation cardiaque est face à un problème majeur : la pénurie de greffons. Pour pallier à ce problème, les équipes cliniques envisagent d’utiliser de nouvelles sources de greffons dits à « critères élargis » (provenant de donneurs âgés, pathologiques, en arrêt cardiaque ou encore lointains géographiquement). Afin d'assurer une protection optimale de ces greffons fragiles, nous avons mis au point un nouveau procédé de transport par perfusion hypothermique qui permettrait d’optimiser la protection du cœur. Ce dispositif a fait l’objet de 2 brevets et a été récompensé par le prix de l’innovation. OBJECTIF GÉNÉRAL DU PROJET Notre objectif est d'optimiser la survie du greffon cardiaque grâce à un nouveau dispositif de transport des greffons, associé à une nouvelle solution innovante de préservation du greffon. Le dispositif de transport ainsi que la solution de préservation ont été mis au point dans notre laboratoire. Les études précliniques expérimentales proposées seront menées chez le porc. Ces travaux doivent permettre un passage du procédé en clinique humaine dans les prochaines années. RECHERCHE DE TYPE PRÉCLINIQUE Il s’agit d’une recherche translationnelle avec 3 objectifs opérationnels: 1- Prolonger le temps de préservation du greffon cardiaque. 2- Optimiser les conditions de survie des cœurs prélevés arrêtés. 3-Développer une méthode originale et non invasive d’évaluation de la viabilité du greffon par des analyses en imagerie (IRM et ultrasonore)

Bénéfices attendus

Le projet permettra une meilleure connaissance scientifique des phénomènes de survie des greffons avant transplantation. Les résultats obtenus faciliteront nous l’espérons : (i)les partenariats industriels (en cours), (ii)le transfert des données expérimentales vers la clinique humaine. Concernant les bénéfices cliniques, le nouveau procédé de préservation des greffons permettra d’augmenter le pool de donneurs (près d’1/3 de donneurs supplémentaires), par l’utilisation de greffons géographiquement éloignés et de greffons provenant de patients à critères élargis. Ces nouvelles sources de greffons permettront de pallier, au moins en partie, à la pénurie des greffons, problème crucial de la transplantation cardiaque aujourd’hui.

Procédures

Dans un premier objectif, les animaux sont placés sous anesthésie générale et couverture analgésique adéquates (phase de préparartion de 30 min environ) puis seront soumis à une procédure chirurgicale (ouverture du thorax et cardioplégie) d’une durée de 30 minutes environ. L’animal est mis à mort pendant l’anesthésie générale. Durée totale de la procédure sous anesthésie générale : 60 minutes environ. Dans un premier objectif, les animaux sont placés sous anesthésie générale et couverture analgésique adéquates (phase de préparartion de 30 min environ) puis une injection intraveineuse de molécules anticoagulante, anesthésiante et curarisante induit un arrêt cardiorespiratoire puis la mort de l’animal. 30 min après la mort de l'animal le cœur est prélevé. Durée totale de la procédure sous anesthésie générale : 70 minutes environ.

Impact sur les animaux

Tous les travaux se dérouleront sur des animaux sous anesthésie générale, complétée par des antalgiques. La mise à mort aura lieu durant la phase d'anesthésie (induction d'un arrêt cardiaque in situ) et donc sans réveil de l'animal. Le seul moment où l'animal est susceptible de ressentir un stress est l'induction de l'anesthésie à l’initiation de l’expérimentation. Les protocoles utilisés ont été mis en œuvre pour éviter toute douleur ou souffrance de l'animal. Il s’agit de procédures sans réveil.

Devenir

Le projet consiste à réliser à un prélèvement cardiaque en vue d’éudier le comportement du cœur isolé dans les conditions opératoire pré-transplantation. Tous les animaux utilés sont sont mis à mort (sous anesthésie et sans souffrance) du fait du prélèvement du cœur.

Remplacement

En amont du projet, de nombreux essais ont été réalisés sur modèles cellulaires ce qui a permis d’obtenir nos premiers résultats. Les cellules ont été placées dans différentes solutions (7 solutions testées) et à différentes températures (7 températures évaluées entre 5 et 35°C). Notons toutefois, les protocoles de conservation sur cellules restent très insuffisants pour représenter la complexité des phénomènes physiopathologiques survenant au niveau du greffon cardiaque. Ce projet a pour objet de tester un nouveau dispositif médical et une nouvelle procédure spécifique de perfusion du greffon lesquels nécessitent l’utilisation d’un modèle animal pertinent. Ainsi, pour nous rapprocher au mieux des conditions cliniques, nous mènerons nos travaux chez l’animal, ce qui nous permet de mimer les situations rencontrées en clinique.

Réduction

Concernant la réduction du nombre d'animaux utilisés (8 par groupe), nous nous sommes basés sur une évaluation statistique permettant d’évaluer avec précision le nombre minimal d’animaux nécessaires pour valider nos hypothèses scientifiques. Par ailleurs, en plus de notre fournisseurs agréé, éleveur de porcs fermiers, nous pourrions bénéficier de quelques animaux destinés à être mis à mort dans le cadre d’une autre étude, ce qui permettrait une réduction globale du nombre d’animaux.

Raffinement

Nous sommes en contact avec d’autres équipes (laboratoires), disposées à récupérer du matériel biologique issu de ces animaux (rein, foie, pancréas, cerveau, peau, oreilles, sang ...), en post-mortem. Par ailleurs, de nombreuses petites actions de raffinement seront mise en place comme : le passage régulier de l’animalier dans l’enclos, le fait que celui-ci habitue le porc à sa présence, le caresse au niveau du cou, l’utilisation d'une crème de type Lidocaïne appliquée au niveau de la zone d’injection (cou et cuisse) avant l'anesthésie, et l'utilisation d'une seringue munie d’un prolongateur, permettant l'induction de l'anesthésie à distance de l'animal (ce qui réduit considérablement le stress lié à l’induction de l’anesthésie). De manière générale, le programme antidouleur envisagé est bien adapté. Un autre point concerne l’isolement préopératoire des animaux sur plusieurs jours lors de l’hébergement. Nous tenterons de pallier à cette situation en hébergeant (autant que possible) 2 animaux simultanément. Ce qui impliquera pour nous d’utiliser ces 2 animaux sur la même demi-journée d’expérimentation. Enfin, plusieurs points limites dans nos procédures sont à mentionner, excluant les animaux de l’étude : (i) mauvais état général de l’animal en préopératoire durant l’hébergement (fièvre, blessures, diarrhées…), (ii) mauvaise tolérance aux anesthésiques, pouvant provoquer chez lui un arrêt cardio-respiratoire imprévu, (iii) accident de chirurgie (hémorragie suite à une blessure irréversible sur l’aorte ou sur l’artère pulmonaire, fibrillation irréversible du cœur), (iv) infection du cœur (péricardite découverte lors de l’ouverture du thorax). .

Choix des espèces

Pour nous rapprocher au mieux des conditions cliniques, et dans une optique de transfert clinique, nous mènerons nos travaux chez le porc. Nous avons choisi cette espèce animale, du fait de la proximité anatomique et physiologique entre le cœur de porc et le cœur humain. Par ailleurs, le dispositif médical de perfusion des greffon cardiaque que nous avons conçu est destiné aux cœurs humains. Il est donc indispensable de le tester et l’évaluer expérimentalement avec des greffons de taille similaire. Le cœur de porc se prête parfaitement à cette évaluation. Nous utiliserons de jeunes porcs d’environ trois mois ayant un poids compris entre 35 et 40 kg. Nous avons historiquement une bonne expérience de l’utilisation de ces animaux, à cet âge. En effet, les résultats obtenus ont fait l’objet de nombreuses publications. En outre, pour des raisons pratiques, les animaux de plus de 45-50 kg sont non adaptés à nos installations et à notre matériel, et de ce fait, augmenteraient les difficultés d’expérimentations, tant du point de vue de la manipulation de l’animal que de la gestion de l’anesthésie (perturbations susceptibles de survenir par phénomène de relargage de l’anesthésie du fait de la masse graisseuse importante chez les animaux dépassant les 50 kg). Les animaux utilisés seront donc de jeunes adultes, permettant une transposition par rapport aux patients donneurs jeunes (issus par exemple et tragiquement d’un accident de voiture). La taille et la physiologie des cœurs de ces animaux est proche de celles des cœurs humains. Des animaux plus jeunes ou plus âgés nous éloigneraient de ces critères cliniques.

15 cochons vont être utilisés dans des procédures menées sous anesthésie, les animaux étant tués avant tout réveil. Chaque animal subit la pose d'une circulation extracorporelle et une chirurgie de deux heures, avec un risque de choc hémorragique lors de l'installation du dispositif, pour tester une membrane de filtration du sang dans le choc cardiogénique. Le porteur renvoie les retombées cliniques à une meilleure récupération cardiaque attendue, tandis que les cochons sont tués en fin d'intervention pour prélèvement histologique. Il affirme que le modèle d'ischémie-reperfusion ne peut être mené que sur un "organisme dans son entier" et qualifie le recours au gros animal de choix qui "s'impose".

Objectifs

Le choc cardiogénique est une pathologie encore très fréquente en réanimation, avec une augmentation de l’incidence sur les dernières années. Il est défini par l'incapacité du coeur à générer un débit sanguin suffisant permettant aux organes périphériques de subvenir à leurs besoins. On observe initialement une augmentation des résistances vasculaires pour maintenir une pression de perfusion (constriction des vaisseaux périphériques). Par la suite, le système ne parviendra plus à compenser suffisamment, causant alors une dilatation des vaisseaux puis une baisse de l’oxygénation, provoquant une dysfonction d’organes. Il arrive parfois que le choc cardiogénique, lorsqu’il est réfractaire à toute thérapeutique médicamenteuse, nous amène à un traitement plus invasif par une pose d'une circulation extra-corporelle. L'objectif de cette étude est de prouver l'efficacité d'une membrane d’épuration sanguine (cytosorb) visant à filtrer les molécules inflammatoires sans pour autant impacter la réponse immunitaire physiologique. Cette membrane va donc faire baisser le taux de molécules inflammatoires diminuant la réaction immunitaire excessive et améliorant la récupération du coeur et des organes périphériques.

Bénéfices attendus

Les dernières études sur le cytosorb tendent à montrer plutôt une innocuité de cette membrane sans pour autant prouver son efficacité clinique. Aucune ne s’est focalisée sur la circulation extracorporelle dans le contexte de choc cardiogénique. L’objectif de notre étude est de montrer l’implication du cytosorb dans la diminution du phénomène inflammatoire (diminution de l’utilisation de solutions de remplissage et des médicaments).

Procédures

Les animaux auront tout d'abord une injection d'un calmant afin de réduire le stress dû à la manipulation (durée 2 minutes) dans l'établissement utilisateur n°1 puis une perfusion intraveineuse sera posée afin de permettre une anesthésie générale (2minutes). A partir de ce moment, les animaux seront sous anesthésie profonde et subiront une intervention chirurgicale qui durera 2h (opérations dans l'établissement n°2).

Impact sur les animaux

- stress (diminué par une période de quarantaine dans un environnement adapté et par une prémédication) - douleur (limitée par une surveillance accrue et scopée, et une anesthésie adaptée aux signaux de douleurs, tels la tachycardie ou l’hypertension, un morphinique (sufentanil) est utilisé en pousse-seringue continu). - Effets secondaires à la chirurgie : perte de sang avec choc hémorragique lors de la pose de l’ECMO (circulation extra-corporelle).

Devenir

Tous les animaux sont mis à mort à la fin de la procédure pour prélèvement en vue de l'étude histologique qui suivra.

Remplacement

La place de cette approche thérapeutique n'a jamais été évaluée. Une vraie étude comparative est nécessaire. Il n'y a pas de modèle existant d'ischémie-reperfusion cellulaires. Le modèle d’ischémie-reperfusion ne peut donc être effectué que sur un organisme dans son entier avec un impact sur les différentes fonctions.

Réduction

Modèle déjà en place dans notre structure permettant de réduire le nombre d’animaux à étudier, personnel formé à l’étude et la manipulation du modèle porcin. Le nombre d'animaux a été déterminé comme le nombre minimum d'animaux nécessaire afin d'obtenir des données statistiquement exploitables. La mise en place des appareillage (canules...) sera réalisée par des chirurgiens cardiaques expérimentés.

Raffinement

Les animaux seront hébergés par groupes (au minimum 2 animaux) afin de limiter l’angoisse et le stress des animaux. Le milieu est enrichi avec des jouets adaptés (balles...). Une période de quarantaine d’au moins huit jours avant l’entrée des animaux dans le protocole est respectée permettant leur stabilisation physiologique et comportementale en réduisant le stress. Les animaux sont mis à jeun le jour de l’expérimentation et les cochons seront prémédiqués par l’injection intra-musculaire d’un produit anesthésique aux propriétés calmantes avec un produit psychotrope aux propriétés antidouleur. Les cochons seront ensuite sous anesthésie profonde pendant tout le protocole d'étude et avec un antidouleur en perfusion continue. Le cochon sera scopé en permanence, permettant de surveiller en continu la fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire et la pression artérielle. Toute modification de ces paramètres entrainera une adaptation immédiate des médicaments afin d’assurer le confort de l’animal.

Choix des espèces

Le modèle animal de cochon (animal d’un poids entre 50 et 60 kgs, de morphologie cardiaque mature et avec un poids suffisant pour une circulation extra-corporelle est utilisé pour sa similitude avérée, en terme d’anatomie cardiaque et d’hémodynamique, avec les processus physiologiques rencontrés en clinique. Le choix d’un modèle sur gros animal s’impose pour pouvoir implanter la circulation extra-corporelle, nécessaire à notre projet. De plus, ce modèle est déjà connu de nos équipes.

50 porcs vont être utilisés dans des procédures menées sous anesthésie, les animaux étant tués avant tout réveil. Chaque animal, profondément endormi et sous ventilation assistée pendant cinq à huit heures, subit un infarctus provoqué puis une reperfusion couplée à un traitement par ondes ultrasonores, avant le prélèvement de son cœur. L'objectif déclaré est de valider une protection du myocarde applicable ensuite à l'humain, étape que le porteur décrit comme "cruciale et préalable à toute étude clinique". Il affirme que le porc, à la physiologie cardiaque proche de l'humain, est "désormais pour des raisons éthiques le modèle recommandé".

Objectifs

L’importance de l’infarctus du myocarde et ses conséquences en termes d’insuffisance cardiaque et de mortalité cardio-vasculaire en font un problème de santé publique majeur dans les pays développés. La taille de l'infarctus est le facteur majeur du pronostic après infarctus du myocarde aigu. Les interventions visant à réduire la taille finale de la lésion ont donc un intérêt clinique majeur pour améliorer le pronostic des patients pris en charge pour infarctus du myocarde. La prise en charge actuelle de l’infarctus du myocarde vise à ré-alimenter le cœur en sang oxygéné (reperfuser) le plus rapidement possible. Cependant des études expérimentales et cliniques ont montré qu’une reperfusion brutale a trop souvent des effets secondaires sur le myocarde ischémique, induisant des lésions supplémentaires. Ces dommages survenant après reperfusion peuvent participer jusqu'à 40% de la taille finale de l’infarctus. L’objectif du projet de recherche lié à la demande d’autorisation était de valider deux nouvelles stratégies thérapeutiques de protection du myocarde, dites de sono-cardioprotection, sur un modèle d’infarctus réalisé chez le Porc, étape cruciale et préalable à toute étude clinique ultérieure. Deux modes d’applications des ultrasons comme stratégie thérapeutique non-invasive avait été envisagées : la mécano-transduction (Shock-Wave) et les ultrasons focalisés de basses intensités (LIPUS). Toutes deux ont été utilisées pour déposer de l'énergie ultra-sonore à différentes intensités dans des endroits focalisés des tissus, avec des utilisations en routine clinique dans le domaine de l'oncologie et en urologie. Trois étapes avaient été fixées pour réaliser cette étude. Les 2 premières étapes ont été accomplies dans le cadre d’une demande d’autorisation de projet précédente. Cette demande est donc destinée à couvrir la 3e et dernière étape du projet. L’évaluation de la méthode et sa validation comme précédemment combinera i) l’imagerie pour explorer le retentissement de l’infarctus du myocarde et des thérapies adjuvantes au niveau du cœur, notamment au niveau inflammatoire ii) des prélèvements sanguins et tissulaires pour des analyses histologiques, biologiques pour relier l’imagerie macroscopique et le niveau cellulaire.

Bénéfices attendus

Des études préliminaires sur des modèles cellulaires, et à thorax ouvert sur modèle porcin, ont permis de valider l’effet potentiellement protecteur des shock-wave (mécano-transduction). Toutefois, ces résultats, bien que très encourageants, sont très éloignés de la réalité clinique où les ondes de chocs doivent prouver leur efficacité en application directe sur le cœur vivant et battant. L’objectif étant une application humaine de cette technologie, seul un modèle sur gros animal, qui présente une physiologie coronaire et cardiaque très semblable à l’homme a permis d’avancer sur cette problématique. L’espèce animale choisie pour notre étude est le porc de taille réduite, dans lequel nous induisons un infarctus d’intensité similaire à celui retrouvé chez l’homme, nous effectuons la reperfusion couplée à nos deux propositions thérapeutiques innovantes, dont nous avons montré à thorax ouvert, (modèle permettant l’application des ondes de chocs directement sur le cœur) qu’elles permettent de réduire les effets délétères du traitement actuel. Si cette première étape expérimentale a été cruciale pour démontrer l’effet thérapeutique dans la configuration la plus favorable mais invasive, celui-ci doit maintenant être confirmé à thorax fermé avec la procédure non-invasive utilisée sur l’homme. Cette étape finale permettra de suivre chronologiquement la mise en place de la lésion ischémique, puis d’étudier l’efficacité de la thérapie proposée pour limiter les effets délétères de la reperfusion dans un scénario clinique qui pourra être utilisé ensuite directement sur l’Homme.

Procédures

Chaque animal, profondément endormi et placé sous ventilation assistée, sera extemporanément suivi sur le plan physiologique durant le déroulement du protocole. L’endormissement sera entretenu par une perfusion continue d’antalgiques et une anesthésie gazeuse, de sorte qu’à la moindre manifestation de signes de réveil de l’animal une augmentation de l’anesthésiant sera pratiquée et éventuellement suivie d’une augmentation de la vitesse de perfusion : l’objectif est d’éviter toute perception douloureuse à l’animal. L'expérimentation sera immédiatement arrêtée si un problème, lors de la chirurgie, survient : dissection coronaire, hémorragie, poumon atteint. Notre équipe est aussi préparée à une réanimation si une fibrillation ventriculaire arrive: massage cardiaque et défibrillation. L'expérimentation sera arrêtée après 30min de réanimation infructueuse et/ou impossibilité de stabiliser l'animal après réanimation (arythmies importantes, pression artérielle basse). A partir du moment où la chirurgie réalisée est satisfaisante, le protocole d'imagerie commence. La durée maximale de l'expérimentation est constante et évaluée de 5 à 8 heures.

Impact sur les animaux

Puisque le modèle consiste à induire une ischémie aigüe et transitoire sur le cœur de l’animal, il est attendu une anoxie du territoire en aval de l’artère occluse. Comme chez l’homme, cela entraine des anomalies de la fonction segmentaire, et des troubles rythmiques fréquents (extra-systoles (ES), tachycardie ventriculaire (TV)). Par ailleurs on note en général un œdème intra et extracellulaire comme chez l’être humain, et des complications cellulaires qui font justement l’objet de la recherche et des thérapies mises en œuvre. L’ensemble des conséquences induites par la procédure d’ischémie sont prévenues et/ou traitées par l’anesthésie/analgésie et les médicaments anti-arythmiques délivrés en fonction de la symptologie. L’infarctus étant réalisé sur animaux profondément endormis, sous anesthésie générale, la prise en charge de la douleur est prévue. La procédure par voie percutanée est celle utilisée chez l’homme, laquelle limite les conséquences hémorragiques.

Devenir

Pour permettre les prélèvements histologiques, ainsi que la mesure de l’aire à risque et de la zone de nécrose les prélèvements de cœur sous cardioprotection sont nécessaires. Immédiatement après la mort le cœur de l’animal doit ainsi être prélevé afin de permettre la découpe du cœur en tranche, digitaliser les clichés pour une analyse quantitative. Il est donc obligatoire de procéder à un protocole expérimental sans réveil, tous les animaux du protocole seront euthanasiés à la fin de l’expérimentation.

Remplacement

REMPLACEMENT : Le projet vise à améliorer la thérapie de l’infarctus cardiaque pour l’homme avec des sondes ultrasonores de taille humaine et des caractéristiques physiques spécifiques. L’évaluation de la méthode et sa validation utilisera l’imagerie pour explorer le retentissement de l’infarctus du myocarde et des thérapies adjuvantes au niveau du cœur. Les sondes de thérapie, mais aussi les outils d’imagerie (IRM) utilisées doivent être les mêmes que ceux utilisés en clinique humaine, avec les mêmes contraintes physiologiques (taille, puissance des ultrasons délivrés. Nous devons aussi nous approcher le plus possible de la physiopathologie humaine le porc est désormais pour des raisons éthiques le modèle recommandé.

Réduction

REDUCTION : Le nombre porcs demandé correspond à l’effectif permettant d’évaluer et de comparer les différents groupes avec la puissance statistique nécessaire pour valider cette étude, compte tenu d'une variabilité inter-individuelle attendue et similaire à l’homme, et de la précision des mesures IRM de zone à risque, taille oedème et taille d’infarctus. Le nombre minimum pour identifier les changements dans le temps est estimé à 15, au moyen de tests statistiques prenant en compte le risque et la puissance attendue pour assurer une bonne différence entre les groupes et les points dans le temps.

Raffinement

RAFFINEMENT : Les porcs sont hébergés dans les conditions adaptées à leur espèce, logés sur copeaux, en groupes sociaux, avec jeux à leur disposition. Un suivi quotidien leur est apporté. Un vétérinaire assure le suivi sanitaire. Pour le transport vers le site d’expérimentation, l’animal déjà isolé dans un box de l’animalerie (mise à jeun de 24h obligatoire avant anesthésie), est tranquillisé avec un sédatif. A son arrivée sur le site d’expérimentation avant l’acheminement au bloc opératoire, l’animal est prémédiqué avec douceur afin de limiter au maximum son stress avant installation sur la table d’opération au bloc opératoire. Une voie veineuse périphérique est posée sur une veine marginale de l’oreille droite ou gauche, et lui seront administrés, en bolus lent, l’anesthésique et l’analgésique. Par la suite en complément une perfusion lente est mise en place pour administration continue de l’anesthésique et de l’analgésique. Chaque animal, profondément endormi et placé sous ventilation assistée, sera extemporanément suivi sur le plan physiologique (fréquence cardiaque, pressions artérielles invasives, débit cardiaque, température corporelle) durant le déroulement du protocole. L’expérimentation sera arrêtée si un problème survenant lors de la procédure ne peut pas être résolu (ex : dissection vasculaire entrainant une hémorragie de l’animal). Notre équipe est également préparée à une réanimation si une fibrillation auriculo-ventriculaire survient : massages cardiaques et défibrillations. L’expérimentation sera arrêtée après 30 minutes de réanimation infructueuse et/ou impossibilité de stabiliser l’animal après réanimation (arythmies importantes, pressions artérielles basses). Enfin pour la mise à mort, l’animal est toujours placé sous anesthésie générale avant induction d’une surcharge de barbiturique.

Choix des espèces

Le projet vise à améliorer la thérapie de l’infarctus cardiaque pour l’homme avec des sondes ultrasonores de taille humaine et des caractéristiques physiques spécifiques. L’évaluation de la méthode et sa validation utilisera l’imagerie pour explorer le retentissement de l’infarctus du myocarde et des thérapies adjuvantes au niveau du cœur. Les sondes ultrasonores de thérapie, mais aussi les outils d’imagerie (IRM) utilisée doit être les même que ceux utilisés en clinique humaine, avec les mêmes contraintes physiologiques (taille, puissance des ultrasons délivrés...). Il n'est pas possible de remplacer le porc par un rongeur, dont l’imagerie comme la thérapie nécessiterait des systèmes dédiés qui ne sont pas équipés des techniques d’imageries développées pour une application humaine. Nous devons aussi nous approcher le plus possible de la physiopathologie humaine et le porc est désormais pour des raisons éthiques le modèle recommandé. Nous utilisons des porcs adultes de taille réduite d’âge supérieur à 1 an, de sexe mâle ou femelle, ayant un poids compris entre 50 et 70 kg. L’éleveur est le spécialiste de cette souche de porcs. Nous avons des données expérimentales importantes sur ce type d’expérimentation, nous permettant de limiter le nombre d’animaux à utiliser dans de nouveaux protocoles sans réveil de l’animal. Les résultats obtenus sur les animaux de cet âge sont convaincants et suffisants dans nos études. Ce modèle animal est proche de l'imagerie cardiaque chez l'homme et permettra de transposer les connaissances acquises vers une imagerie clinique.

300 cochons vont être utilisés dans des procédures menées sous anesthésie, les animaux étant tués avant tout réveil, au cours de chirurgies de trois à quatre heures. Chaque animal prépubère sert de support à des internes et chirurgiens pour s'entraîner à la chirurgie digestive, traumatique ou robotique, jusqu'au prélèvement multi-organe. Le porteur applique le principe "Jamais la première fois sur l'animal" après entraînement sur simulateurs et corps humains, et juge qu'il ne serait "pas éthique" de garder l'animal en vie après une telle formation. L'établissement déclare avoir utilisé 177 animaux là où 650 étaient prévus, et en demande désormais 300.

Objectifs

Les formations sur animal vivant anesthésié visent à parachever la formation des chirurgiens selon leur spécialité. En plus de l’enseignement traditionnel par le compagnonnage, elles permettent de mettre les internes en situation d’autonomie réelle sans impliquer la vie d’un patient humain. En complément à la formation de base, les participants suivent les formations spécialisées en traumatologie afin d’être aguerris à la prise en charge très particulière des victimes (arme blanche, attentat). Ces lésions impliquent systématiquement le pronostic vital des patients, avec un caractère d’urgence immédiat. Leur procédures de traitement ne peuvent être acquises directement sur les patients. Ces sessions, destinées aux chirurgiens diplômés ou en formation de chirurgie d’urgence permettent une mise en pratique globale avec un encadrement étroit par des chirurgiens séniors expérimentés. Le but est d’enseigner les techniques chirurgicales pertinentes pour la prise en charge des patients victimes de traumatismes graves et de favoriser une mise à jour des connaissances dans une spécialité en constante évolution. Pour tous les enseignements pratiques, cela comporte en premier lieu un entrainement sur corps humain issu des dons du corps à la science, puis sur porc anesthésié sans réveil. L’enseignement pratique est complété par l’étude de cas cliniques réels et apporte une réflexologie de prise en charge aux apprenants. L’apprentissage de la chirurgie robotique est un domaine en constant développement. Malgré le développement de substituts spécifiques, le recours au vivant reste indispensable. Les gestes chirurgicaux varient selon la spécialité et l’organe d’intérêt : chirurgie de réduction de l’estomac (obésité), les traitements des cancers digestifs, la chirurgie traumatique abdominale et/ou thoracique, le prélèvement multi-organe en vue de greffe. Chaque séance sur l’animal est suivi d’un compte-rendu pour améliorer les conditions de prise en charge de la douleur et de réalisation de l’anesthésie et des gestes opératoires. Les séances peuvent accueillir des infirmières de blocs opératoires (entrainement à la préparation des instruments de chirurgie et au déroulé de la chirurgie), ou des étudiants (observation de la préparation de l’animal, de la chirurgieet des techniques de mise à mort dans le respect de l’animal et réglementaire).

Bénéfices attendus

Les objectifs pédagogiques sont de former les internes, les chirurgiens diplômés à la chirurgie générale ou spécialisée avant d’être laissés en autonomie totale au bloc opératoire. Pour placer les participants dans les conditions réelles, l’installation des animaux est semblable à celle du bloc opératoire (anesthésie, analgésie, respirateur, même instrumentation). Ces formations en simulation haute fidélité placent l’apprenant dans des conditions d’exercice extrêmement proche de la réalité en clinique humaine. Ce réalisme se retrouve dans l’acquisition des gestes techniques qui sont réalisés dans les procédures chirurgicales adaptées aux différents contextes interventionnels de la clinique humaine. Le développement des chirurgies avec assistance robotique demandent un niveau d’expertise permettant au futur praticien d’exercer dans des conditions techniques plus précises permettant une augmentation des chances de succès dans chirurgies uniques et délicates.

Procédures

Injection intra-musculaire: 1 minute. Après anesthésie et analgésie, les gestes chirurgicaux exécutés durant la procédure chirurgicale sans réveil, varient selon la spécialité et l'ensemble de la chirurgie peut durer 3 à 4h en moyenne.

Impact sur les animaux

L’étape de réception peut provoquer des blessures lors du transfert de l’animal entre la cage de transport et l’enclos malgré toutes les précautions prises par le personnel. Durant la phase d’acclimatation et malgré l’enrichissement, le risque de bagarre, la perte de poids quoiqu’exceptionnelle ne peuvent être exclu. La prémédication en elle-même peut induire un stress le temps que l’anesthésie et l’analgésie agissent. Les chirurgies sont des procédures sans réveil. La procédure de chirurgie étant de 3h, et l’acte opératoire pouvant être très invasive, cela peut générer un stress et une douleur, c’est pourquoi, les animaux sont sous anesthésie générale associée à une analgésie. La narcose et l’analgésie sont monitorées par télémétrie et surveillées durant toute la procédure chirurgicale, et les doses sont adaptées afin d’exclure tout réveil ou douleur à l’animal.

Devenir

Les animaux sont utilisés dans le cadre de la formation à la chirurgie des médecins internes. Du fait de la complexité des gestes techniques et du retrait de certains organes, il ne serait pas éthique, ni favorable de maintenir l’animal en vie après la formation. De ce fait, tous les animaux sont mis à mort sans réveil de l’animal.

Remplacement

Le développement de substitut inerte ou organique permet de plus en plus de remplacer l’animal, et dès que cela est possible, leur utilisation est privilégiée si elle permet de répondre aux objectifs de formation. Avant d’utiliser un animal vivant, les participants sont formés sur des simulateurs et sur les corps humains (don du corps à la science). Si ces apprentissages répondent aux objectifs de formation, il n’y aura pas d’animaux utilisés. Malgré tout, certaines chirurgies complexes, impliquant plusieurs organes, nécessitent un support vivant avec des tissus mobiles et vascularisés. Reprenant la doctrine chirurgicale qui tend à imposer le principe «Jamais la première fois sur le patient», nous appliquons «Jamais la première fois sur l’animal». Les séances utilisant des animaux sont en nombre très limité et ne sont faites qu’après un enseignement avec validation préalable sur des simulateurs et substituts.

Réduction

Sur la précédente demande d’autorisation, l’évaluation prospective des besoins portait sur 650 animaux sur 5 ans. Le développement de la simulation ex vivo et le recours systématique aux substituts ou corps humain, nous a permis de n’utiliser réellement que 177 animaux. Chaque poste de chirurgie soit 1 animal est occupé par 2 participants (minimum) à 6 participants (maximum). En fin de TP après le décès de l’animal, des prélèvements (tissus, organes, membres) sont effectués. Ces pièces anatomiques permettent de réaliser d’autres enseignements au sein de la structure ou sont destinées à des équipes de recherche pour des tests préliminaires ou des mises en culture. Malgré la volonté de poursuivre le développement de substitut, l’augmentation du nombre de praticiens à former nous permet d’évaluer un effectif de 300 animaux sur 5 ans afin de couvrir l’ensemble des besoins de formations.

Raffinement

Durant la période d’acclimatation, les animaux sont hébergés sur de la litière. Nous leur donnons en complément des briques de litière compactées avec du pop-corn ce qui leur permet de faire de la recherche de nourriture et réduit les bagarres entre individus liées au stress du voyage et de leur arrivée. Quotidiennement, le personnel passe les voir pour donner à manger et interagir avec les individus permettant leur socialisation avec l’homme. Cette socialisation est faite par un enrichissement positif avec de la banane qui est très appréciée par le porc. Afin de détecter un mal-être, nous utilisons une grille de suivi individuel durant la période d’acclimatation. Durant la chirurgie, l’enregistrement des paramètres vitaux en continue associé à des alarmes sonores est complété par une vérification humaine toutes les 30 minutes effectuée par le personnel compétent dédié. Ce suivi permet de s’assurer du stade anesthésique et de son maintien pendant toute la durée de la procédure. Les données recueillies sont analysées et archivées pour apporter d’éventuelles améliorations. Pour lutter contre l’hypothermie (baisse de la température corporelle), les animaux sont installés sur une table chauffante à 37°C et sont perfusés avec du liquide de perfusion chaud (37°C). La présence d’un vétérinaire sur le site permet d’intervenir rapidement et à tous moments durant la période de présence de l’animal dans nos locaux.

Choix des espèces

Le porc charcutier présente une anatomie très proche de l’anatomie humaine. La taille des animaux d’un poids moyen de 30 à 35 kg est très adaptée à l’apprentissage de la chirurgie. Les animaux seront réceptionnés à 29 kg environ pour atteindre 35-37 kg (jour de chirurgie). L’utilisation d’animaux de 35 kg environ permet de bénéficier d’une taille d’organe représentative de ce que nous avons en chirurgie humaine. Ce sont des animaux prépubères (âge : 3 mois environ).

15 porcs vont être utilisé·es, opérés sous anesthésie et tués avant tout réveil, dans des procédures menées sans réveil. Sur chaque animal, on provoque une embolie pulmonaire puis on aspire les caillots pendant six heures, non pour produire des connaissances mais pour entraîner cinq médecins à la fois à la thrombectomie. Le porteur décrit une hypoxémie profonde, un risque d'hémorragie et de perforation des artères pulmonaires, et héberge chaque porc seul un à cinq jours avant l'intervention. Il affirme qu'une formation collective sur patients est impossible en contexte d'urgence et qu'il n'existe pas d'alternative non animale pour simuler une embolie pulmonaire.

Objectifs

L'embolie pulmonaire (EP) est une affection définie par l'obstruction d'une artère pulmonaire par des caillots d’incidence annuelle estimée jusqu’à 95 pour 100 000 en Europe. Elle peut être responsable d'une défaillance cardiopulmonaire pouvant provoquer le décès du patient. Par conséquent, un traitement rapide et aigu est indiqué. Récemment, la thrombectomie mécanique percutanée artérielle pulmonaire a été proposée comme une approche alternative ou complémentaire pour soulager la défaillance cardiopulmonaire. Cette procédure permet contrairement à l'approche chirurgicale, d'aspirer les caillots au sein du vaisseau sous simple anesthésie locale et dans un temps plus rapide (entre 15 à 30 minutes), ce qui lui confère des avantages indéniables dans le domaine de l'urgence. Elle consiste en l'introduction au sein d'une veine du pli de l'aine d'un cathéter qui est guidé grâce aux rayons X par une technique de radiologie interventionnelle. Une fois en place, le cathéter permet d'être au contact des thrombus et de les aspirer. Des études récentes ont démontré une amélioration significative de la survie des patients ainsi qu’une durée de séjour plus courte. Cependant, malgré ces études, seuls quelques médecins sont formés à l'échelle nationale, de nombre trop insuffisant pour permettre une prise en charge optimale des patients dans le contexte de l'urgence. Cela limite en conséquence l'accès de ce traitement aux patients 7j/7 et 24h/24 et accentue les inégalités au sein du territoire français. Afin de palier à ce problème, nous proposons de former 75 médecins à la réalisation de cette procédure en procédant à un modèle d'embolie pulmonaire chez le porc.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus concernent plusieurs aspects de la prise en charge de l'embolie pulmonaire. Tout d'abord, les bénéfices sont de former et certifier 75 médecins à la réalisation de cette procédure afin de s’assurer de la bonne réalisation du geste, ce qui optimisera les pratiques professionnelles. Cela rentrera aussi dans le cadre de l'accréditation des équipes. Les bénéfices sont de standardiser les prises en charge médicales dans les centres référents. Les bénéfices sont de proposer en urgence cette procédure à l'ensemble des patients atteint d'une embolie pulmonaire à risque intermédiaire élevé (5%) et à haut risque (20%) de décès. Au total, les bénéfices sont d'augmenter la survie des patients en permettant la réalisation standardisée et en urgence de la thrombectomie artérielle pulmonaire.

Procédures

Une seule procédure est prévue sur porc. Ces procédures se font sur des animaux sous anesthésie générale, sans réveil. La durée de la procédure est de 6 heures, comprenant 2 heures de mise en place et 4 heures de procédure de thrombectomie.

Impact sur les animaux

Ce protocole comporte une seule procédure sans réveil. Les effets néfastes du modèle d'embolie pulmonaire sont : - une hypoxémie profonde, comparable à celle observée chez les patients de réanimation. Le ressenti de l’hypoxémie est nul sous ces régimes de sédations. De plus, le modèle unilatéral choisi permet de ne pas engendrer de mauvaise tolérance hémodynamique. - un stress de l’animal pendant son hébergement avant manipulation : la procédure expérimentale ne nécessitant qu’un seul porc à la fois, celui-ci peut être hébergé seul pendant une période de 1 à 5 jours. - une hémorragie des voies d'abord pendant la phase de chirurgie des voies d'abord. - une perforation des artères pulmonaires pendant la phase de navigation et d'aspiration.

Devenir

Tous les animaux sont euthanasiés en fin de procédure. Le réveil en condition d'embolie pulmonaire n'est pas justifiable expérimentalement compte tenu des objectifs de la formation et de la souffrance potentiellement engendrée lors du réveil.

Remplacement

Un modèle animal doit être utilisé car il n’est pas possible de réaliser une formation collective de plusieurs médecins chez les patients compte tenu du contexte d'urgence et de gravité lié à l'embolie pulmonaire. La réalisation de la procédure nécessite l'aspiration de thrombus ce qui aspire aussi du sang. Le nombre d'aspirations réalisés par 5 médecins serait donc responsable d'une perte sanguine inacceptable pour les patients. Il n’existe pas à ce jour d’alternative non humaine, non animale pour simuler une embolie pulmonaire.

Réduction

Le nombre d'animaux a été déterminé selon le nombre de médecins à former, soit 15 nouveaux médecins par an qui assurent la permanence des soins. Afin de réduire le nombre d'animaux, nous prévoyons 1 animal pour 5 médecins ce qui laisserait pour 4 heures d'anesthésie un créneau de 48 minutes par médecin. Ce temps correspond à 2 à 3 fois le temps nécessaire chez l'Homme permettant ainsi la maitrise progressive de la procédure.

Raffinement

Le protocole d’anesthésie se poursuivra avec une analgésie et sédation pour que l’animal ne ressente aucune douleur. L’animal est surveillé en continu tout au long de l’expérimentation à l’aide de points limites adaptés à cette procédure. La réalisation de la procédure nécessite des compétences en radiologie interventionnelle que l’expérimentateur et les médecins apprenants possèdent compte tenu de leurs activités de soignants.

Choix des espèces

Le porc est un modèle à la fois anatomiquement et physiologiquement proche sur le plan respiratoire et vasculaire des primates et de l’homme adulte. De plus, l'anatomie vasculaire et cardiaque de l’animal permet l’utilisation de la même technique de thrombectomie que chez l’homme. Le modèle d'embolie pulmonaire de porc est un modèle qui a fait l'objet de plusieurs études scientifiques, proposant plusieurs solutions à la fois temporaire et définitive d'occlusion des artères pulmonaires. La tolérance hémodynamique de l'animal a été caractérisé expérimentalement, mettant en évidence l'absence de retentissement sur les pressions pulmonaires lors de l'occlusion unilatérale du poumon. Ainsi, ce modèle est particulièrement adaptée à la réalisation itérative de thrombose et aspiration sans un risque élevé de perte de l'animal pendant la procédure. Porcs : stade de développement : 12 semaines (35+/- 2kg). Le stade de développement des animaux correspond à une maturation pulmonaire proche de celle de l'adulte. La taille et le poids des animaux sont compatibles avec une manutention aisée lors des expériences, et est adapté à la table opératoire de la salle de cathétérisme.

95 porcs vont être utilisés, opérés sous anesthésie générale et tués avant tout réveil. Chez 75 d'entre eux une ischémie cardiaque est provoquée puis reperfusée, avec suivi par IRM et prélèvements sanguins, pour évaluer un dispositif médical de photobiomodulation, les 20 autres étant utilisés pour en tester la sécurité. Le porteur indique que l'instabilité peut déclencher des arythmies et estime à 30 % le risque de décès malgré la réanimation. Il présente le porc comme le "modèle le plus pertinent" du fait d'une anatomie cardiaque proche de l'humain, et destine les données au marquage CE et à la FDA.

Objectifs

L'infarctus du myocarde se définit comme la nécrose d'une partie du muscle cardiaque, lorsque cette zone n'est plus irriguée par les artères coronaires qui lui apportent l'oxygène véhiculé par le sang. La prise en charge de l’infarctus du myocarde consiste à rétablir le flux sanguin en débouchant l’artère (reperfusion) le plus rapidement possible après le début des symptômes. Bien que cette reperfusion soit obligatoire pour la survie du patient, elle engendre par elle-même des répercussions que l’on associe aux problèmes d’ischémie/reperfusion qui peuvent induire des phénomènes de mort tissulaire jusqu’à plusieurs jours après la reperfusion. La thérapie par Photobiomodulation (PBM) se définit comme une irradiation lumineuse athermique et non ionisante aux longueurs d’ondes visible et proche infrarouge, pour stimuler la consommation d’oxygène en phase d’hypoxie ou stimuler la réponse cellulaire et tissulaire afin d’améliorer la cicatrisation des tissus et en réduire l’inflammation. Nous développons un nouveau dispositif médical (DM) innovant utilisant les principes de la PBM, véritable rupture technologique avec les approches thérapeutiques proposées actuellement. Nos travaux préliminaires sur la première version de notre dispositif médical ont montré des résultats pertinents en termes d’efficacité de notre dispositif médical pour améliorer la fonction myocardique après reperfusion. L’objectif de cette étude préclinique est d’évaluer une version améliorée de notre dispositif médical et de notre thérapie par PBM avec preuve statistique. Pour cette étude en phase aiguë, sans réveil, 95 porcs seront nécessaires pour fournir les informations suffisantes pour aller vers un projet de phase clinique chez l'homme : - Étude de sécurité et de performance sur 20 porcs sains - Étude d’efficacité sur 75 porcs présentant une pathologie induite (ischémie cardiaque suivie d’une reperfusion) : 25 témoins, 25 traités par PBM dose 1 et 25 traités par PBM dose 2. Le modèle utilisé est le porc adulte de taille réduite qui présente une anatomie coronaire et cardiaque très semblable à l’homme et cela fait du porc le modèle le plus pertinent pour étudier les mécanismes de l'ischémie reperfusion. Tous les animaux seront profondément endormis sous anesthésie générale, avec une prise en charge de la douleur. En fin de procédure, tous les animaux seront euthanasiés pour les prélèvements histologiques.

Bénéfices attendus

Ce projet nous permettra : - pour l’étude sur la sécurité et la performance du dispositif médical, DM (20 porcs sains) : • de fournir les éléments pour instruire une partie de l'analyse de risque de notre DM. Étudier et, si besoin, modifier des points faibles rencontrés sur notre DM lors de sa mise en place et lors de son utilisation. Cette étude doit aussi nous permettre de fournir des informations pour instruire nos dossiers réglementaires (dossier technique pour le marquage CE) • de valider et de disposer d'éléments tangibles et quantifiables de la capacité de notre DM à délivrer la dose photonique déterminée de façon fiable et reproductible. - pour l’étude sur l’efficacité du DM (75 porcs présentant une pathologie cardiaque induite): • de démontrer que le traitement par PBM à 2 doses différentes améliore la fonction myocardique et diminue la lésion d’ischémie et de reperfusion cardiaque comparativement au groupe Témoin non traité. Nous voulons développer un produit qui permet d’irradier le cœur in situ par PBM pour pallier significativement les effets de la reperfusion lors de la prise en charge de l’infarctus aigu du myocarde. Sur la base des résultats obtenus, nous pourrons soumettre une étude préclinique d’efficacité en phase chronique et dans les circonstances de non-risques potentiels (sécurité, performance et efficacité du dispositif médical), un essai pilote d’étude clinique sera proposé afin d’évaluer notre traitement par PBM chez des patients présentant une ischémie cardiaque. Cette nouvelle approche thérapeutique pourrait réduire significativement les lésions et la perte de la fonction cardiaque suite aux phénomènes délétères de la reperfusion suivant l’ischémie.

Procédures

La procédure est sans réveil et sera réalisée sous anesthésie générale durant toute la procédure. Les animaux seront prémédiqués, intubés et anesthésiés durant toute l’intervention. L’oxymétrie sera contrôlée par un capteur approprié qui vérifiera la saturation en oxygène. Durant l’intervention, les porcs seront sous un mélange O2/air et sous perfusion d’un agent anesthésique et sous perfusion lente d’antalgique. Cette anesthésie permettra à l’animal d’être en anesthésie profonde et sans souffrance. - La procédure chirurgicale sera réalisée sur tous les animaux, 1 seule fois, avec un suivi pendant 5h de la procédure, puis euthanasie (animal toujours placé sous AG) - Le suivi par imagerie IRM sera réalisé sur tous les animaux sous AG - Prélèvements sanguins (via le cathéter veineux central) sur tous les animaux, 3 fois, durant la procédure. - Prélèvements du cœur après euthanasie.

Impact sur les animaux

Cette procédure en phase aiguë est sans réveil. Tous les animaux seront placés sous anesthésie générale durant toute la procédure, avec une prise en charge continue de la douleur. Le stress éventuel auquel l’animal pourrait avoir été induit avant son arrivée au bloc, ainsi que son état général sont controlés par un suivi des marqueurs que nous utilisons lors de la mise sous anesthésie générale. Les effets indésirables attendus pourraient survenir lors de l’étude d’efficacité du DM, pendant la phase d’ischémie cardiaque et lors de la phase de reperfusion : une trop forte instabilité hémodynamique pourrait entraîner des arythmies et des fibrillations auriculo-ventriculaires. Des manœuvres de réanimation (massages cardiaques et défibrillation par électrochocs) ainsi qu’une médication appropriée (anti-arythmiques, vasoconstricteurs, protecteur membranaire…) sont prévues afin de minimiser les risques. Cependant, nous ne pouvons pas exclure un décès de l’animal qui sera prononcé après 50 minutes de réanimation non efficace. Selon notre expérience, ce risque s’élève à 30% des cas.

Devenir

A l’issue de la procédure, tous les animaux (toujours placés sous anesthésie générale) seront euthanasiés par injection veineuse de barbiturique afin de prélever le cœur qui sera observé macroscopiquement lors de l’explantation. Des échantillons seront ultérieurement étudiés par analyse histologique et biologique afin de nous permettre d’observer d’éventuelles lésions tissulaires, de quantifier la zone à risque et d’évaluer ainsi la sécurité de notre dispositif médical implanté in vivo.

Remplacement

Les effets de la PBM ont été testés au préalable sur des cellules cardiaques en cultures et sur des embryons de poulet. Ils se poursuivent encore actuellement sur des études in vitro de respiration mitochondriale de cardiomyocytes humains soumis à la PBM. Cependant, afin d’évaluer notre dispositif médical (DM) à taille réelle (similaire à celui qui sera utilisé chez l’homme) et dans un cadre réglementaire, nous avons besoin d’utiliser un modèle animal pour étudier sa sécurité et son efficacité et pour évaluer les risques de première utilisation.

Réduction

Pour cette étude, le nombre total d'animaux a été défini pour permettre de disposer d'éléments suffisants pour passer chez l'homme. Pour l’étude d’efficacité, cet effectif permettra de réaliser des statistiques sur les groupes traités par PBM comparativement au groupe témoin. Après expérimentation, du matériel biologique (organes, tissus) pourra être prélevé. Dans le cadre d’une collaboration dans la même structure d’expérimentation avec une autre équipe travaillant sur le sujet de l'ischémie/reperfusion, les données et tissus issus du lot témoin et des prélèvements pourront éventuellement servir pour les besoins d’autres études non liées à ce protocole et ainsi éviter d’utiliser des animaux supplémentaires. L'ensemble des informations recueillies chez l'animal "proche de l'homme" seront utilisées pour le dossier de demande de marquage européen (CE) et pour les autorités Américaines (FDA). .

Raffinement

Pour réduire le mal être et la souffrance de l’animal lors de nos interventions : - L’entrée des porcs dans la structure expérimentale est programmée de façon à fournir aux animaux un environnement optimum (mise en loge d’expérimentation au minimum 7 jours avant l’intervention, avec un enrichissement du milieu). - Les porcs sont hébergés dans les conditions adaptées à leur espèce, logés sur copeaux, en groupes sociaux, avec jeux à leur disposition. Un suivi quotidien leur est apporté. Un vétérinaire assure le suivi sanitaire - Pour le transport vers le site d’expérimentation, l’animal déjà isolé dans un box de l’animalerie à proximité de ses congénères la veille de son départ (pour la mise a jeun), est tranquillisé par un sédatif - Les animaux seront placés sous anesthésie générale pendant toute la procédure, avec une prise en charge de la douleur (perfusion continue et lente d’antalgique durant toute la procédure d’ischémie et de reperfusion) - Durant la procédure sous anesthésie générale, la température corporelle des animaux sera maintenue grâce à une couverture chauffante ou des bouillottes d’eau chaude (dont l’eau chaude sera régulièrement renouvelée). - Pour la mise à mort, l’animal est toujours placé sous anesthésie générale avant induction d’une surcharge de barbiturique.

Choix des espèces

L’espèce animale choisie pour notre étude est le porc adulte de taille réduite (âgés de >24 mois, 55-70kg). Ce stade physiologique et cette taille "adulte" est nécessaire pour tester notre dispositif médical et être au plus près des conditions humaines. L'anatomie vasculaire est à ce stade plus proche de l’homme, ce qui en fait un modèle parfaitement adapté pour nos essais précliniques. Cette lignée nous permet de faire notre étude sur des porcs adultes représentatifs de l’âge où surviennent les accidents vasculaires cardiaques. Selon notre expérience, le porc charcutier (de type Large White) est moins intéressant, car pris à un âge très jeune (de 3 à 4 mois et pesant de ce fait 40/60 kg) pour avoir un poids manipulable, il présente une anatomie vasculaire plus éloignée et moins prédictive de ce qui se passe chez l’homme adulte. . Nous utiliserons des porcs adultes de taille réduite, d’âge supérieur à 2 ans, de sexe mâle (castré) ou femelle, ayant un poids compris entre 55 et 70 kg. L’éleveur est le fournisseur exclusif de cette souche de porcs. Nous avons des données expérimentales importantes sur la lignée elle-même et sur ce type d’expérimentation nous permettant de limiter le nombre d’animaux à utiliser dans de nouveaux protocoles sans réveil de l’animal. Les résultats obtenus sur les animaux de cet âge sont convaincants et suffisants dans nos études. Ce modèle animal nous permet : - De travailler sur des animaux représentatifs de l’âge où surviennent les pathologies chez l’homme. - D’utiliser un dispositif médical qui sera l’exacte copie du dispositif médical utilisé en clinique humaine (exigence réglementaire) - De transposer les connaissances acquises vers une utilisation en clinique humaine.

340 cochons vont être utilisés, opérés sous anesthésie générale et tués avant tout réveil. Chaque animal, un porcelet d'environ 35 kg, enchaîne plusieurs gestes chirurgicaux laparoscopiques et endoscopiques pour une durée d'opération pouvant atteindre cinq heures, non pour produire des connaissances mais pour former deux à six praticiens. Le porteur justifie ces séances par l'absence de simulateur "suffisamment réaliste" et décrit le porc vivant comme "le seul" support pour l'apprentissage des gestes complexes. Il indique développer en parallèle des blocs d'organes reperfusés pour réduire le recours à l'animal.

Objectifs

Formation initiale et continue des chirurgiens pour des procédures complexes non réalisable sur l'homme ethiquement et pratiquement. Absence de simulateur suffisamment réaliste pour faire acquérir aux chirurgiens ces habiletés

Bénéfices attendus

Améliorer la foramation initiale des chirurgiens Valider les procédures ayant réellement besoin du modèle animal et ainsi aller encore plus loin dans la règle des 3R

Procédures

Procédures chirurgicales laparoscopiques et endoscopiques sous anesthésie générale. Afin de réduire le nombre d'animaux, chaque animal aura sous anesthésie générale plusieurs gestes chirurgicaux et/ou endoscopiques. La durée des gestes qui s'enchaineront sera extrêmement variable en raison de la diversité des publics (de quelques minutes à 45 minutes) mais au total l'animal sera opéré pendant une durée maximale de 5 heures.

Impact sur les animaux

Pour ces procédures sans réveil, les nuisances sont les suivantes: - Les injections IM (prémédication) - La mise en place de la voie veineuse - L’intubation endotrachéale - Les procédures chirurgicales laparoscopiques et endoscopiques en rappelant que l'ensemble des gestes sont réalisés sous anesthésie générale (avec analgésie efficace peropératoire)

Devenir

Il s'agit d'un mopdèle animal destiné exclusivement à l'enseignement de techniques chirurgicales complexes. En outre, l'objectif de Réduction nous conduit à réaliser plusieurs procédures sur le même animal ne permettant pas de survie.

Remplacement

Le modèle animal est réservé aux procédures laparoscopiques et endoscopiques de haute technicité. Les gestes chirurgicaux et endoscopiques de base sont maintenant enseignés par simulation sur des modèles virtuels ou des blocs d'organes isolés. Le modèle porcin vivant est à ce jour le seul permettant une formation technique aux gestes complexes. Des études sont en cours pour utiliser des blocs d'organes reperfusés afin de réduire encore l'utilisation de l'animal.

Réduction

Un seul sujet animal permet en une journée la formation de deux à six praticiens en permettant la réalisation de nombreux gestes chirurgicaux et/ou endoscopiques successifs. Notre objectif est de réaliser une quinzaine de sessions (quatre animaux par session) par an permettant de former une vingtaine de praticien par session. (17 sessions x 4 animaux)x 5 ans = 340 animaux

Raffinement

Il s'agit de procédures sans réveil pour lesquelles une anesthésie profonde et une analgésie maximale sont utilisées. La souffrance animale est donc réduite au maximum. Les animaux sont stabulés en groupe au minimum 5 jours en amont de ces procédures, dans un milieu enrichi comme exigé par la règlementation animale (balle, cordes, jouets spécifiques non dangereux notamment du risque d'inhalation et/ou d'ingestion...). Afin de diagnostiquer les points limites, l'anesthésie générale est monitorée pour dépister les éventuels signes de réveil et/ou de douleurs liées à une insuffisance d'analgésie afin d'adapter les doses d'anesthésie et/ou d'analgésie administrées en seringues électriques. Ce monitorage comprend : une surveillance constante de la fréquence cardiaque et de la saturation sanguine en oxygène par moniteur dédié, la présence permanente d'un personnel dédié qui observe d'éventuels mouvements de l'anmal et vérifie régulièrement l'absence de réflexe oculo-palpébral. Points limites : 1-Accélération du rythme cardiaque non expliquée par la procédure : considérée comme un signe de douleur et induit l'augmentation du débit IV des morphiniques jusqu'au retour à l'état antérieur stabilisé 2-Baisse de la saturation en O2 non expliquée par la procédure : conduit à revoir les paramètres de ventilation 3-Réapparition du réflexe oculo-palpébral : considéré comme un signe de réveil et conduit à réadapter les débits IV de l'anesthésique 4-mouvements de l'animal y compris reprise partielle de la ventilation spontanée : considéré comme un signe de réveil et conduit à réadapter les débits IV de l'anesthésique

Choix des espèces

Le modèle porcin est choisi car il est d'une taille suffisante et a une proximité anatomique permettant à la fois une mise en situation réaliste pour les gestes de base et une acquisition d'habileté pour des procédures complètes et complexes Porcelets de 35 kg (aux environ de trois mois). Cette taille est suffisante pour les procédures envisagées et permet une manipulation et un transport facile

10 cochons, de jeunes femelles de 150 kg, vont être opérés sous anesthésie profonde et tués avant tout réveil. Chaque animal subit une laparotomie et une préparation des vaisseaux de l'utérus pendant une intervention de trois heures maximum, destinée à tester l'ajout d'une molécule anti-oxydante lors de la conservation des greffons utérins. Le porteur justifie l'absence de réveil par des procédures chirurgicales incompatibles avec un maintien en vie dans de bonnes conditions. Il affirme qu'aucun remplacement n'est possible et retient le porc pour la proximité de son anatomie abdominale et pelvienne avec celle de l'humain.

Objectifs

La transplantation utérine est un traitement chirurgical curatif de l’infertilité d’origine utérine pure. Ses indications théoriques sont bien supérieures aux possibilités de don du vivant en intrafamilial. Cette pénurie de transplants utérins nous oriente vers des greffons de qualité inférieure qui souffre d’autant plus durant leur transport. La période entre le prélèvement du transplant chez les donneurs et sa revascularisation chez le receveur est particulièrement critique. La préservation des organes pendant ce temps est principalement basée sur la mise en hypothermie de ceux-ci afin de diminuer leur métabolisme. Aussi, notre projet consiste en l’évaluation de l’ajout d’une molécule anti-oxydante au cours de cette période de préservation hypothermique, dans l’objectif d’une diminution des lésions causées durant cette période critique.

Bénéfices attendus

L’évaluation de modalités innovantes de préservation dans ce modèle pré-clinique porcin permettra de proposer en transplantation utérine de nouvelles modalités en clinique humaine avant une éventuelle autorisation d’application en clinique par l’Agence de BioMédecine.

Procédures

Procédure unique sous anesthésie générale profonde, Procédure sans réveil (maximum 3h)- Anesthésie générale (30min)- Laparotomie (30 min)- Préparation vasculaire du transplant (1h)- Prélèvement de sang (15 min)- Euthanasie sous anesthésie générale profonde (10 min)- Puis prélèvements de l’utérus (50 min)

Impact sur les animaux

Procédure sans réveil, après anesthésie profonde longue (3h maximum) pouvant causer un stress

Devenir

L’ensemble des procédures chirurgicales réalisées ne permettant pas un réveil et un maintien en vie dans de bonnes conditions, aussi l’ensemble des animaux seront mis à mort à la fin de l’expérimentation, sous procédure complète d’anesthésie profonde.

Remplacement

L'étude des paramètres de perfusion/évaluation d’un organe, compatibles avec une transplantation 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, l’étude de la revascularisation des organes après la préservation hypothermique ne sera pas réalisée dans un modèle d’allo transplantation avec utilisation de sujets supplémentaires (receveurs) mais par la mise des organes sur machine de perfusion normothermique oxygénée.

Réduction

Les groupes de 5 animaux semblent suffisants pour permettre une analyse statistique des résultats. Les 2 groupes contrôles ayant déjà été réalisés dans une étude antérieure récente dans les mêmes conditions expérimentales, ne seront pas refaits permettant ainsi de diminuer le nombre d’animaux utilisés.

Raffinement

Avant protocole, selon leur taille et leur comportement, les animaux peuvent être hébergés par 1, 2 par boxes, au sein d’une même pièce. Un enrichissement alimentaire (fruits et/ou légumes) est apporté quotidiennement, un enrichissement par jeux (différentes activités) est apporté en rotation dans les boxes selon un programme hebdomadaire. Au moment du protocole : de façon à diminuer le stress, la souffrance et la douleur, toutes les procédures de ce projet seront réalisées chez ces animaux sous anesthésie générale et un traitement analgésique est donné en per-opératoire. Une table chauffante est utilisée lors de l’anesthésie générale et des procédures suivantes.

Choix des espèces

L’étude des paramètres de la préservation des organes et de leur reperfusion ne peut se concevoir que dans un modèle animal pré-clinique. L’anatomie abdominale et pelvienne ainsi que la physiologie du porc de 150 kg sont proches de celles de l’homme adulte et font donc de cette espèce un excellent modèle pré-clinique. Jeunes femelles, 150Kg (5-6 mois), similitude anatomique et physiologique avec un homme adulte au niveau abdominal et pelvien. Bien que l’anatomie de l’utérus porcin (bifide) diffère de celui de la femme, il reste un bon modèle dans notre projet de préservation de transplants vascularisés.