Moutons
Etude d’électrophysiologie cardiaque sur prélèvements ovins et porcins
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
Moutons : 1300
1300 cochons et 1300 moutons vont etre utilises dans des procedures menees sous anesthesie, les animaux etant tues avant tout reveil. Chaque animal subit une ouverture de la cage thoracique pour prelever le coeur, l'objectif etant de fournir a des equipes de recherche du materiel cardiaque pour leurs travaux ex vivo et in vitro. Le porteur indique que l'intervention peut provoquer une hemorragie, des troubles du rythme cardiaque ou une hypothermie, et decrit une mutualisation des prelevements entre equipes pour reduire le nombre d'animaux. Il affirme que le modele animal reste "necessaire" et que le porc et le mouton sont "les modeles les plus pertinents pour l'homme".
Objectifs
Ce projet vise à mieux comprendre et à caractériser le fonctionnement du cœur, que ce soit à l’échelle de l’organe, du tissu, de la cellule ou de la molécule. Dans ce cadre, le projet a pour objectif de fournir aux équipes de chercheurs des prélèvements cardiaques, tissus et organes, essentiels pour l'obtention de matériel biologique d'intérêt. Ceci permettra de mener à bien les études ex-vivo et in-vitro qui en découlent. La demande d'autorisation de projet définit et décrit des méthodes spéficiques de prélèvements pour l'obtention d'organes ou de tissus satisfaisants aux critères scientifiques et techniques des études qui en découlent.
Bénéfices attendus
Les prélèvements qui seront réalisés dans le cadre de ce projet serviront à accroître les connaissances et les informations pour mieux prévenir, diagnostiquer et soigner les maladies du rythme cardiaque. Plusieurs équipes de recherche nécessitent pour leurs travaux ex-vivo et in-vitro des prélèvements issus du cœur d’un gros animal. Par exemple, pour l'étude sur organe entier, pour l'étude tissulaire, cellulaire et de bioénergétique, pour l'étude de faisabilité de méthodes non-invasives, pour le recueil de données physiologiques etc...
Procédures
La procédure est réalisée sous anesthésie avec une couverture d'analgésie adaptée. Une opération chirurgicale sera réalisée afin de permettre l’accès au cœur (thoracotomie). Le cœur sera préparé au prélèvement. L’ensemble de ces deux étapes durent environ 15-20 minutes. Un prélèvement sanguin peut être réalisé (30-40 minutes).
Impact sur les animaux
L’injection initiale pour induire anesthésie sur animal vigile peut engendrer un stress ainis qu’une douleur légère (piqûre). Lors de l’intervention, les effets indésirables suivants : hémorragie, trouble du rythme cardiaque, hypothermie peuvent être constatés.
Devenir
La procédure consiste au prélèvement cardiaque, dans ce cadre elle est sans réveil pour l'animal.
Remplacement
Le modèle animal reste à ce jour nécessaire pour étudier les mécanismes des troubles du rythme cardiaque. L’obtention de ces données est impossible chez les patients. Les approches de modélisation et de simulation informatiques permettent d’appréhender certains mécanismes, mais la pertinence des résultats dépend directement de l’acquisition de données cliniques ou animales. Les données cliniques sont utiles pour comprendre les mécanismes des troubles du rythme mais des études ex-vivo et in-vitro sont nécessaires et ne peuvent pas être appliquées à l’Homme à l’heure actuelle. Les méthodes ex-vivo et in-vitro sont en effet destructives et l’obtention d’échantillons requiert une chirurgie invasive. Les modèles utilisés (porcin et ovin) sont les modèles les plus pertinents pour l’homme (pour des raisons anatomiques, métaboliques et de conduction du signal électrique). Le modèle animal dans cette étude ne peut donc pas être remplacé par d'autres méthodes alternatives. Les données obtenues à partir des études sur les modèles animaux alimenteront les modèles numériques et participeront ainsi au remplacement et à la réduction du nombre d’animaux utilisés dans de prochaines études, ainsi qu’à leur raffinement.
Réduction
Le nombre d’animaux est réduit au maximum : les équipes travaillant sur différentes structures cardiaques se coordonnent et mutualisent les échantillons biologiques. Ainsi, pour un animal plusieurs études sont réalisées ce qui contribue à réduire le nombre d’animaux nécessaires.Une moyenne de treize études par an sont réalisées au laboratoire, avec cinq animaux par étude, ceci correspond à soixante cind animaux par an et ce par espèce. Ces données sont des prévisions estimatives car le nombre de projets peut évoluer. De plus, des tests statistiques sont réalisés par projet pour déterminer le nombre minimal d’animaux nécessaires à l’obtention de résultats. Afin de réduire le nombre d’animaux utilisés dans ce projet et dans le but d’obtenir un plus grand bénéfice de l’utilisation de ces animaux, nous avons fixé une limite maximale de 1300 porcs et 1300 moutons au total pour une période de 5 ans. D’autre partles animaux sont également mutualisés avec d’autres équipes de recherche de la communauté scientifique locale, par la mise à disposition de prélèvements post-mortem (par exemple ; os, peau, vaisseau sanguin, foie, rein etc…) ce qui réduit le nombre de gros animaux potentiellement utilisés pour les différents laboratoires.
Raffinement
Le raffinement du projet et le respect du bien-être animal reposent sur plusieurs mesures : - les animaux sont hébergés dans des locaux agréés et bénéficient de soins quotidiens dispensés par du personnel compétent et soucieux du bien-être animal - les animaux sont habitués au personnel animalier afin de limiter le stress - une surveillance quotidienne est assurée - les animaux sont hébergés en groupes sociaux respectant les spécificités de chacune des espèces utilisées (ex : comportements naturels interindividuels) - ils disposent d’enrichissements adaptés (jouets pour les porcs (balle, chaîne, grattoir), foin et pierre à sel pour les L’angoisse, la souffrance et la douleur seront réduites par une prémédication suivi d’une anesthésie qui débutera par injection intraveineuse de propofol, l’animal sera intubé et l’anesthésie maintenue soit par voie gazeuse soit par perfusion intraveineuse pour le reste de la procédure limitant ainsi la souffrance. L’anesthésie sera ajustée si nécessaire pour assurer une narcose profonde. Les paramètres vitaux sont suivis pendant l’intégralité de la procédure. Les animaux seront sous anesthésie générale jusqu’à leur mise à mort. Une analgésie est également mise en place.
Choix des espèces
Deux espèces sont utilisées dans les études scientifiques de recherche fondamentale basées sur les prélèvements d'organes et de tissus de gros animaux. Des porcs et des moutons seront inclus dans ce projet transversal. Ces animaux possèdent une électrophysiologie proche de celle de l’homme. Le porc et le mouton possèdent leurs propres spécificités dans le cadre des études ex-vivo et in-vitro en fonction des pathologies étudiées. Par exemple, il s’avère que le porc est plus sensible à l’apparition des arythmies ou bien que la brebis soit plus difficile à reperfuser ex-vivo ce qui justifie l’utilisation de telles ou telles espèces en fonction des études scientifiques fondamentales qui en découlent. Porc : 3-4 mois et Mouton : adulte, car à ce stade la taille et les caractéristiques du cœur des animaux sont proches de celle de l’homme.
Utilisation d’animaux à des fins de formation
- Formation professionnelle
Rats : 40
Cochons d'Inde : 50
Hamsters dorés : 400
Gerbilles de Mongolie : 10
Lapins : 20
Chats : 40
Chiens : 25
Cochons : 100
Chèvres : 30
Moutons : 50
Bovins : 50
Poules : 400
Dindes : 100
Autres oiseaux : 100
Déjà utilisés pour la plupart dans des procédures expérimentales de gravité légère ou modérée, ou en surnombre dans des élevages, 1 915 animaux non-humains de quinze espèces vont être utilisés pour former le personnel d'un établissement dont les études visent la mise sur le marché de vaccins et de médicaments vétérinaires, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Parmi eux figurent 500 souris, 400 hamsters dorés, 400 poules, 100 cochons et 100 dindes, et aussi des bovins, des moutons, des chèvres, des chiens, des chats, des lapins, des cobayes, des rats et des gerbilles. Sous tutorat, les apprenants s'exercent à la contention, aux administrations et aux prélèvements, sur des individus éveillés ou anesthésiés, et le porteur décrit un acte pratiqué juste avant la mise à mort de fin de procédure expérimentale. La majorité est ensuite mise à mort, et les jeunes individus commandés exprès "pourront être réutilisés ou placés", selon le porteur, alors que le champ du devenir n'en déclare aucun placé et 50 réutilisés, tous chiens, chats, cochons, chèvres, moutons ou bovins.
Objectifs
Le projet a pour objectif de former le personnel sur les actes techniques pratiqués sur toutes les espèces de l’établissement utilisateur. La plupart des actes de formation s’effectuent sous tutorat lors des procédures expérimentales. L’acte est évalué sans gravité pour l’animal et est pratiqué juste avant une euthanasie de fin de procédure expérimentale. Dans la mesure du possible les animaux utilisés dans ce projet proviennent de procédures expérimentales de gravité « Léger » ou « Modéré ». Dans le cas de formation sur jeunes animaux, les animaux seront commandés spécifiquement pour ce projet et ceux-ci pourront être réutilisés ou placés. Des animaux surnuméraires de procédures expérimentales ou d’élevages pourront être utilisés dans ce projet après avoir étudié toutes les possibilités d’utilisations ou de placement.
Bénéfices attendus
L’objectif étant de former du personnel compétent pour utiliser les modèles animaux à des fins scientifiques et garantir la fiabilité des études qui premettent de commercialiser des vaccins et des produits pharmaceutiques vétérinaires.
Procédures
Toutes les formations s’effectuent sous tutorat. Les actes de formation peuvent porter sur la contention de l’animal, des apprentissages d’administrations ou de prélèvements. En fonction des actes l’animal peut être vigile ou anesthésié. Tous ces actes s’effectuent en quelques minutes et en respect de l’animal.
Impact sur les animaux
Les animaux peuvent présenter une légère augmentation de stress due aux actes techniques et aux manipulations.
Devenir
Dans la majorité des cas les animaux sont euthanasiés après leur réutilisation en formation. Dans quelques cas, les animaux peuvent être utilisés plusieurs fois en formation.
Remplacement
La formation du personnel est assurée par du tutorat lors de procédures expérimentales ou sur des modèles n’utilisant pas l’animal (silicone, informatique, tissus…). Néanmoins, il est parfois indispensable d’avoir recours à des animaux lorsque cet objectif ne peut être atteint par d’autres approches.
Réduction
Il n’y a pas de justification à augmenter les effectifs d’animaux pour la formation, le nombre sera donc réduit au plus juste. Les animaux utilisés pour la formation sont des animaux qui ont déjà été utilisés dans la grande majorité des cas.
Raffinement
L’utilisation d’animaux pour des formations spécifiques ne sont mises en œuvre que lorsque la formation souhaitée ne peut être acquise autrement. La période de formation est toujours supervisée par un tuteur. L'acte de formation est pratiqué sur animal vigile une fois que l'acte est maitrisé sur cadavre ou animal anesthésié, ceci permet au tuteur d'évaluer la maitrise de l'opérateur en condition d'étude. A ce niveau l'acte ne requiert aucune anesthésie ou analgésie. Les points limites mis en place sont des points limites généraux liés à l'espèce. Le personnel est compétent pour identifier les cas pour lesquels l’animal n’est plus dans sa zone de confort. Tous les animaux utilisés pour la formation sont hébergés en groupe. Des enrichissements adaptés du milieu ont été mis en place dans les hébergements. La Structure du Bien-Etre Animal (SBEA) garantit l’amélioration des techniques de soins et des conditions de vie pour les animaux.
Choix des espèces
La formation doit se faire sur l’espèce concernée Le stade de développement des animaux utilisés pour ce projet, sera identique à celui des animaux utilisés dans les procédures expérimentales
Comparaison du fitness et de la pathogénicité de souches d’Haemonchus contortus résistantes et sensibles à l’éprinomectine
- Recherche appliquée
- Maladies animales
70 moutons vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger pour dix d'entre eux et modéré pour soixante, soixante étant tués et autopsiés et dix témoins réutilisés. Chaque animal est infesté par voie orale par un ver hématophage, puis subit des prélèvements de fèces et de sang hebdomadaires et des pesées, l'infestation provoquant une anémie modérée. Le porteur compare des souches du nématode Haemonchus contortus résistantes et sensibles à un antiparasitaire, pour adapter les recommandations de traitement aux éleveurs. Les moutons infestés sont tués pour dénombrer les vers adultes dans la caillette et comparer les souches entre elles.
Objectifs
Les objectifs du projet sont de comparer les fitness (capacité à survivre et à se reproduire) et les pathogénicités (capacité du parasite à induire des signes cliniques chez son hote) de souches résistantes et sensibles aux avermectines et d’évaluer ainsi le coût éventuel de la résistance des nématodes à ces anthelminthiques. En effet, la résistance des strongles gastro-intestinaux aux anthelminthiques est une problématique croissante actuellement. Certains élevages ne disposent plus de molécules efficaces pour traiter contre les strongles pendant la période de lactation des brebis. Il est admis que la capacité d’un parasite à resister induit un coût pour celui-ci, donc une faiblesse sur d’autres traits de vie (par exemple la capacité à se reproduire). Cette question du fitness et du coût de la résistance est importante car une des recommandations pour limiter l’apparition et la diffusion des résistances est basée sur la notion de refuge qui consiste à maintenir des animaux parasités par des populations de parasites sensible, snon soumises à la pression de sélection. Pour cela, on fait appel au traitement ciblé sélectif (TCS). Cependant, l’efficacité du TCS repose notamment sur l’hypothèse qu’il y a une différence de fitness entre les souches sensibles et résistantes et donc un coût de la résistance pour les nématodes. Ce projet a permis de récolter des isolats de terrain, matériel biologique d’un grand intérêt. Nous disposons à ce jour de 6 isolats purifiés, 3 sensibles et 3 résistants à l’éprinomectine. Ces 6 isolats sont contemporains et proviennent d’un même bassin de production et peuvent ainsi servir de base à une comparaison de phénotypes incluant le « fitness ». Le fitness d’une souche correspond à sa capacité à survivre et à se reproduire. On pourra également comparer la différence de pathogénicité entre ces isolats, autre question d’un grand intérêt dans le domaine. Ce type d’expérimentation est d’autant plus originale que ce sont les premiers isolats d’Haemonchus contortus résistants à l’éprinomectine disponibles. De plus, ces isolats sont d’un grand intérêt pour la comparaison de fitness car ils proviennent de la même zone géographique et sont contemporains.
Bénéfices attendus
L’intérêt de ce travail est d’évaluer le comportement des souches en conditions expérimentales en faisant varier les conditions de développement des stades libres (température et hygrométrie) et d’observer s’il existe des différences de comportements des souches dans les stades parasitaires (taux d’implantation, ponte d’œufs, durée de la période prépatente…). Cela permettra de mimer les évolutions climatiques et voir si une catégorie de souches a des faiblesses dans certaines conditions mais pas dans les autres. L’objectif est d’observer s’il existe une différence de fitness entre les souches et si celle-ci est commune pour les souches résistantes. Cela permettra de pouvoir adapter les recommandations de gestion aux éleveurs. On observera également s’il existe une différence de pathogénicité entre les souches. C’est une information importante pour les éleveurs, notamment s’il s’avère que les souches résistantes sont également les plus pathogènes ou en termes d’impact et de gestion s’il s’avère que les souches résistantes sont moins pathogènes que les sensibles.
Procédures
Infestation par voie orale (volume administré = 10 mL) : n =1/animal, 2 minutes maximum par drogage, contention comprise. Prélèvements rectaux de fèces : n = 14/animal (un par semaine de J0 à J18 post-infestation puis 2 fois par semaine de J18 jusqu’à l’euthanasie des animaux), 3 minutes maximum par prélèvement, contention comprise. Prises de sang (volume maximal = 5 mL) : n = 9/ animal (une à J0, puis une par semaine), 3 minutes maximum par prélèvement, contention comprise. Pesées : n =9/animal (une à J0 puis une par semaine), 3 minutes maximum par pesée.
Impact sur les animaux
H. contortus étant un nématode hématophage, la dose infestante administrée va induire une anémie modérée chez son hôte, bien tolérée par l'animal. Stress modéré lors de l'infestation par voie orale, des prélèvements fécaux et sanguins et des pesées. Douleur légère lors des prises de sang et des prélèvements fécaux.
Devenir
Les animaux des lots infestés seront euthanasiés et autopsiés afin de pouvoir étudier la population de vers adultes présents dans la caillette et comparer les souches entre elles. Les animaux du lot témoins pourront être réutilisés.
Remplacement
Le cycle biologique d’H. contortus passe obligatoirement par le mouton qui est l’hôte définitif au sein duquel la reproduction sexuée s’effectue ; le petit ruminant ne peut donc pas être remplacé.
Réduction
Le nombre d’animaux prévus dans cette expérimentation est limité au maximum pour avoir un effectif permettant d’observer une différence de fitness et de pathogénicité entre les souches de parasite, grâce à des tests statistiques. Il faut prendre en compte les interactions complexes entre l’hote et le parasite, variables d’un individu à l’autre, ce qui nécessite d’avoir des lots suffisamment étoffés afin aussi de ne pas avoir à renouveller l’expérimentation. Pour réduire au maximum le nombre d’animaux necessaires, nous avons homogénéisé certains facteurs liés à l’hote et connus pour influer sur le cycle du parasite tel que le sexe, l’age, la race et l’historique de contact avec les strongles gastro-intestinaux.
Raffinement
Les agnelles seront hébergées sur une litière paillée et en lots d’infestation, de manière à pouvoir exprimer leurs comportements sociaux, et leur environnement sera enrichi avec des ballons et des brosses. Progressivement, elles s’habitueront à être manipulées et les prélèvements seront toujours réalisés par du personnel expérimenté. Elles feront l'objet d'une surveillance clinique quotidienne, complétée par une mesure hebdomadaire de l'hématocrite, de manière à détecter précocément les points limites associés aux conséquences de l'infestation parasitaire ou à d'éventuelles maladies intercurrentes.
Choix des espèces
L’espèce ovine est l’espèce cible d’H. contortus (application ensuite en élevage). Il n'existe pas d'autre espèce modèle ni de système alternatif que le mouton pour permettre au parasite H. contortus d’effectuer son cycle biologique. Le choix de l’espèce parasitaire repose à la fois sur sa fréquence, sa pathogénicité et sa capacité à développer rapidement une réponse immune chez son hôte mais aussi des multirésistances aux anthelminthiques. C’est pourquoi, l’espèce Haemonchus contortus a été choisie. Agnelles âgées de 3 mois. A cet âge, elles seront déjà sevrées, naïves vis-à vis d'Haemonchus contortus et donc pleinement réceptives à une infestation par ce parasite. En outre, elles auront atteint un poids leur permettant de supporter une infestation avec 5000 larves du parasite et l'anémie modérée en résultant, sans que cela ait un impact majeur sur leur santé et leur développement.
Evaluation de l’activité anthelminthique d’extraits de deux plantes halophytes contenant des phénols chez des petits ruminants
- Recherche appliquée
- Maladies animales
24 agneaux de trois mois vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, tous replacés à l'issue. Ils sont volontairement infestés par deux parasites intestinaux, dont un ver hématophage pouvant provoquer une anémie, puis reçoivent par voie orale des extraits de plantes halophytes, avec huit prises de sang et dix prélèvements de fèces sur quarante-cinq jours. Le porteur indique que l'anémie devrait rester légère à modérée et les troubles digestifs non systématiques, une valeur d'hématocrite de 16 % déclenchant l'arrêt. Le projet teste in vivo une alternative végétale aux vermifuges chimiques, dont l'efficacité avait été observée in vitro, et le porteur juge le passage par l'animal "nécessaire".
Objectifs
Les nématodes gastro-intestinaux (NGI), parasites du tube digestif des ruminants, demeurent une menace majeure dans les élevages ayant recours au pâturage, en raison de leur effet néfaste sur le bien-être et la santé des ovins et caprins, pouvant se traduire par de graves conséquences économiques. La maitrise usuelle de ces vers a été, depuis plus de 50 ans, basée sur l'utilisation de molécules chimiques anthelminthiques (AH). Cependant, cette approche est de moins en moins efficace du fait du développement de nombreuses populations de NGI résistantes aux AH. Par aillleurs, il existe aussi une demande sociétale accrue pour la recherche de modes de maitrise plus agroécologiques et plus durables de ces parasites. Des données in vitro sur l'activité antiparasitaire de plantes extrêmophilles, adaptées à des taux élevés de sel dans les sols, ont été obtenues précédemment, laissant entrevoir la possibilité de les utiliser in vivo, à la place de molécules chimiques de synthèse. Dans ce contexte, l'objectif principal du projet est de comparer in vivo l'efficacité AH d'extraits de 2 plantes halophytes riches en phénols (Cladium mariscus, Limoniastrum monopetalum).
Bénéfices attendus
Selon les résultats obtenus, ce projet peut aider à consolider l'exploration de ressources naturelles pour limiter le parasitisme par les NGIs grâce à des alicaments, des extraits phytothérapeutiques ou de nouvelles molécules de synthèse à partir des molécules naturelles.
Procédures
Individuellement, les animaux, à l'état vigile, feront l'objet de 3 types d'intervention : 1/ des drogages par voie orale (n = 4) : un lors de l'administration d'un vermifuge à l'arrivée des animaux, un lors de l'infestation expérimentale avec des larves de parasites (Haemonchus contortus et Trichostrongylus colubriformis) contenues dans 10 mL de liquide, un lors de l'administration de 10 grammes d'extraits de plantes halophytes (Cladium mariscus, Limoniastrum monopetalum), dilués dans 20 mL d'eau et un lors de l'administration d'un vermifuge en fin de projet ; 3 minutes par drogage, 2/ des prélevements sanguins à la veine jugulaire (n = 8 prises de sang au total), 10 mL de sang et 2 minutes par prélévement, 3/ des prélèvements de fèces dans le rectum (n =10 prélèvements au total), 10 à 15 g de fèces et 5 minutes par prélèvement.
Impact sur les animaux
Haemonchus contortus est un parasite hématophage. L'infestation expérimentale des animaux par cette espèce parasitaire peut provoquer une anémie, notamment lorsqu'elle est établie de manière chronique. L'infestation par Trichostrongylus colubriformis a, quant à elle, été occasionellement associée à des perturbations digestives (diarrhée). Dans ce projet, la durée d'infestation (45 jours) est limitée et les niveaux d'infestations sont modérés. D'après l'expérience que nous avons de ces modèles, le niveau d'anémie devrait donc être léger à modéré et les perturbations digestives ne devraient pas être systématiques.
Devenir
A l'issue de la procédure expérimentale, les animaux ne devraient conserver aucune séquelle. Par conséquent, ils seront tous replacés.
Remplacement
L'activité antiparasitaire de plantes extrêmophilles a déjà été démontrée in vitro. Avant d'envisager l'utilisation d'extraits de ces plantes en élevages de petits ruminants, il est nécessaire de tester leur activité anthelminthique in vivo et donc d'avoir recours à des animaux.
Réduction
Le nombre total d'animaux a été calculé de manière à 1/ pouvoir comparer grâce à des tests statistiques (analyse de variance en données répétées) les valeurs d'excrétion d'oeufs de parasites par gramme de fèces et les valeurs d'hématocrite entre le groupe témoin et les 2 groupes traités, 2/ pouvoir se permettre l'éventuelle exclusion d'un animal par lot expérimental pour des raisons sanitaires, sans mettre en péril l'interprétation des données ; en pratique cela signifie qu'un animal a été rajouté dans chaque lot expérimental par rapport au nombre minimal nécessaire calculé pour atteindre l'objectif 1.
Raffinement
Une période d'acclimatation d'au moins 15 jours sera accordée aux animaux avant le démarrage de la procédure expérimentale. Tous les animaux seront élevés ensemble, sur aire paillée (1,5 m²/animal) ; des colliers de couleurs différentes permettront de distinguer les 3 lots expérimentaux. Leur box sera équipé de brosses contre lesquelles ils pourront se frotter. Une surveillance sanitaire accrue sera organisée après l'infestation expérimentale, de manière à détecter précocément les points limites associés aux parasitoses à Trichostrongylus colubriformis et Haemonchus contortus : en plus de l'observation clinique quotidienne visant à détecter une diarrhée persistante ou associée à une déshydratation, des prélevements sanguins hebdomadaires permetront de surveiller les valeurs d'hématocrite de chaque agneau (seuil limite : 16 %). L'infestation par voie orale et les prélèvements (prises de sang et collecte de crottes intra-rectale) seront effectués par des opérateurs expérimentés. Les ovins étant des animaux grégaires qui paniquent rapidement lorsqu'ils sont isolés, l'inoculation et les prélèvements seront réalisés de manière à ce qu'ils puissent conserver un contact visuel avec leurs congénères, tout en étant contenus.
Choix des espèces
Les parasites gastro-intestinaux utilisés ont une forte spécificité d'hôtes. Les hôtes naturels de Haemonchus contortus et de Trichostrongylus colubriformis sont les ovins et les caprins. Agneaux sevrés, âgés de 3 mois. A cet âge, les animaux sont très réceptifs aux infestations par les nématodes gastro-intestinaux.
Effet d’une constriction thoracique externe sur la distribution régionale de l’aération et du strain alvéolaire dans un modèle ovin de SDRA
- Recherche appliquée
- Troubles respiratoires
- Recherche fondamentale
- Système respiratoire
26 moutons vont être utilisés, opérés sous anesthésie et tués avant tout réveil, dans des procédures classées sans réveil. Chaque agneau est intubé, équipé de plusieurs cathéters, reçoit une lésion pulmonaire provoquée par un lavage ou une endotoxine bactérienne, puis un dispositif de compression du thorax pendant une imagerie, avant d'être tué par injection de pentobarbital pour prélever ses poumons. L'étude cherche à reproduire les bénéfices du décubitus ventral chez les patients en réanimation, dans le prolongement de la pandémie de Covid-19. Le porteur affirme qu'un "modèle grand mammifère" est "indispensable" pour se rapprocher de l'anatomie humaine.
Objectifs
La pandémie de COVID-19 a mis en lumière les contraintes physiopathologiques, techniques et logistiques associées à la prise en charge de patients présentant une détresse respiratoire aiguë. Qu’il soit d’origine infectieuse ou non, le syndrome de détresse respiratoire aigue (SDRA) nécessite, dans la majorité des cas, la mise en œuvre d’une suppléance de la fonction respiratoire impliquant une sédation pharmacologique, une intubation orotrachéale et une ventilation mécanique. Alors que cette approche permet de maintenir des échanges gazeux physiologiques, une iatrogénie propre y est associée : des lésions pulmonaires induites par la ventilation mécanique. Ces lésions sont caractérisées par l’exposition de certaines alvéoles pulmonaires à des niveaux traumatiques de distension dont l’impact sur le pronostic des patients est bien établi. La prévention de cette distribution hétérogène de l’aération alvéolaire au sein du volume pulmonaire constitue un élément clé de la prise en charge des patients de réanimation. Par exemple, en modifiant radicalement la conformation de la paroi thoracique et l’effet de la gravité sur le tissu pulmonaire, le positionnement régulier de ces patients en décubitus ventral (environ 16 heures / jour) homogénéise l’aération pulmonaire régionale, prévient les lésions induites par la ventilation mécanique, et in fine, diminue significativement la mortalité hospitalière. Néanmoins, la mobilisation de patients sédatés pour retournements bi-quotidiens implique des complications propres (mobilisation accidentelle des cathéters, hypotension artérielle, escarres de la face, complications ophtalmologiques, vomissement) et augmente nécessairement les besoins en ressources humaines. Reproduire les bénéfices associés avec le décubitus ventral en maintenant les patients en position dorsale représente une cible thérapeutique solidement justifiée par les concepts physiopathologiques et dont l’impact pourrait être majeur sur les plans clinique et médico-économique. Les objectifs de ce travail de recherche sont double : 1) Déterminer l’effet d’une constriction thoracique externe sur la distribution régionale de l’aération pulmonaire et du strain alvéolaire lorsque des niveaux de pression des voies aériennes, couramment utilisés en clinique, sont appliqués. 2) Décrire la déformation induite par la constriction thoracique externe sur la morphologie et les caractéristiques biomécaniques de la paroi thoracique.
Bénéfices attendus
Cette étude expérimentale comparative permettra d'obtenir une décription exhaustive de l’impact régional (à l’échelle du voxel et sur l’ensemble du volume pulmonaire) de la constriction thoracique externe sur l’aération pulmonaire régionale. Des résultats en faveur d’une homogénéisation de l’aération pulmonaire régionale permettraient d’envisager le développement d’un dispositif médical de constriction thoracique externe chez l’Homme en vue d’une évaluation clinique avec pour objectif de reproduire les effets du décubitus ventral mais en maintenant les patients sur le dos ; et ainsi d’améliorer le pronostic des patients placés sous ventilation mécanique en réanimation.
Procédures
Mise en place d’une voie veineuse périphérique sous contention manuelle douce. Induction intraveineuse de l’anesthésie générale qui sera maintenue jusqu’à la fin de l’expérimentation et la mise à mort. Mise en place d’une sonde d’intubation pour ventilation mécanique + cathéter veineux centraux (jugulaire interne droite), artériel (fémoral) et oesophagien. Induction d’une lésion pulmonaire par lavage bronchioloalvéolaire au sérum physiologique ou injection intraveineuse d’endotoxine bactérienne. Protocole d’imagerie (tomodensitométrie pulmonaire) avant et après mise en place d’un dispositif de compression thoracique externe (niveau de pression compatible avec le maintien d’une ventilation pulmonaire efficace et d’une stabilité hémodynamique). Mise à mort sous anesthésie générale profonde par injection intraveineuse de pentobarbital (140mg/kg).
Impact sur les animaux
La veille de l'intervention, les animaux seront isolés du groupe social en petit groupe de 2 afin d'être mis à jeun, ce qui peut etre source de stress. Mise en place d’une voie veineuse périphérique (18 G) au niveau de la veine jugulaire externe sous contention physique douce des animaux. Mise en place d’une sonde d’intubation pour ventilation mécanique + cathéter veineux centraux (jugulaire interne droite), artériel (fémoral) et oesophagien. Induction d’une lésion pulmonaire par lavage bronchioloalvéolaire au sérum physiologique ou injection intraveineuse d’endotoxine bactérienne. Mise en place d’un dispositif de compression thoracique externe limitant le volume respiratoire de l'animal.
Devenir
L'ensemble des animaux des 2 procédures (n=26) seront mis à mort. Les procédures seront assez longues, induisant un temps d'anesthésie générale important. De plus, l'explantation des poumons est nécessaire afin d'effectuer des analyses histologiques et immunohistochimiques des zones de lésions pulmonaires.
Remplacement
Il s’agit d’une étude biomécanique de la fonction respiratoire par des outils d’imagerie utilisés en clinique humaine. L’utilisation d’un modèle grand mammifère est donc indispensable afin de se rapprocher au maximum de la physiopathologie humaine en termes de taille des poumons, de réglage de la ventilation mécanique et d’interaction animal-ventilateur. Les modèles de SDRA chez le mouton sont parfaitement validés. Une alternative est représentée par les modèles porcins mais ceux-ci sont associé à un plus faible niveau d’hétérogénéité pulmonaire.
Réduction
Le nombre d’animaux nécessaire a été reproduit à partir d’études antérieures ayant utilisé l’imagerie pulmonaire pour l’étude des lésions induites par la ventilation mécanique considérant la relative variabilité de la réponse à l’injection d’endotoxine ou au lavage bronchioloalvéolaire (entre 6 et 10 animaux pour chaque modèle dans la majorité des publications). La réalisation d’une étude pilote permettra de valider au préalable un niveau de compression thoracique assurant des effets physiologiques significatifs et reproductibles tout en prenant en compte les variabilités interindividuelles. L'étude pilote permettra de définir un niveau de constriction thoracique externe "idéal" et permettra également de mieux définir et propablement de réduire le nombre d’animaux nécessaires lors de la phase expérimentale comparative.
Raffinement
Toutes les procédures expérimentales ainsi que l’environnement d’hébergement ont été optimisées. Les gestes interventionnels seront toujours réalisés sous anesthésie générale, par du personnel formé, permettant un temps interventionnel réduit au maximun, afin de prévenir la souffrance et l’angoisse des animaux. Le bien-être des animaux sera contrôlé en veillant aux conditions d'hébergement et au comportement des animaux. L'acclimatation des animaux sera d'une semaine avant d'entrer dans le protocole. Des observations quotidiennes seront réalisées par une personne compétente basées sur l'apparence physique externe, le comportement (sociabilité, appétit) et les réponses comportementales aux stimuli externes (peu enclins aux manipulations, tentative de fuite). Ces contrôles sont enregistrés et permettent de repérer tout animal malade ou blessé pour prendre des mesures appropriées. Tout constat d'un mal-être est remonté au responsable du bien-être des animaux pour examen approfondis, traitements adaptés et/ou consultation du vétérinaire référent. L’imagerie est une approche non invasive, qui n’est pas source de douleur. L’utilisation de la contention physique douce, possible chez la brebis, pour la mise en place de la voie veineuse jugulaire externe est préférable à l’administration d’une prémédication intramusculaire source de douleur et de stress. La mise en place d’un tissu sur les yeux lors de la contention douce de l'animal réduit les stimuli externes et donc le stress de l'animal. Une fois la voie veineuse périphérique mise en place, l’anesthésie générale est induite en quelques secondes et sera maintenue jusqu’à la mise à mort. L’ensemble des procédures seront réalisées sous anesthésie générale en présence d’un médecin anesthésiste-réanimateur qui assurera une profondeur d’anesthésie suffisante et le maintien d’une stabilité physiologique.
Choix des espèces
Il s’agit d’une étude biomécanique de la fonction respiratoire par des outils d’imagerie utilisés en clinique humaine. L’utilisation d’un modèle grand mammifère est donc indispensable afin de se rapprocher au maximum de la physiopathologie humaine en termes de taille des poumons, de réglage de la ventilation mécanique et d’intéraction animal-ventilateur. Les modèles ovins de SDRA sont parfaitement validés. Une alternative est représentée par les modèles porcins mais ceux-ci sont associé à un plus faible niveau d’hétérogénéité pulmonaire. Agneau de 3 à 4 mois pesant entre 15 et 20 kg. A ce stade la taille des poumons et les réglages du ventilateur sont proches de ceux des humains. L’utilisation de brebis prépubères facilite leur manipulation notamment pour la contention physique douce et la pose de voie veineuse périphérique.
Administration de molécules pharmacologiques et suivi de leurs effets chez le mouton et le porc
- Recherche fondamentale
- Système urogénital
Moutons : 6
24 moutons et cochons vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, une partie réutilisée et six tués à l'issue. Ils subissent des prélèvements sanguins très fréquents, jusqu'à dix-neuf par jour, et la pose de cathéters veineux et de sondes urinaires, pour étudier le devenir de molécules pharmacologiques chez ces espèces. Le porteur indique que les moutons privés d'accès veineux sont réformés puis, selon leur état, euthanasiés pour des travaux pratiques d'autopsie ou réutilisés pour des exercices de contention, tandis que les cochons sont tués mais réutilisés autant que possible pour l'entraînement chirurgical. Il conclut que la complexité des organismes impose une étude in vivo.
Objectifs
Que ce soit pour le développement de nouvelles méthodes d’investigation clinique pour l’homme ou l’animal en médecine vétérinaire ou que ce soit pour l’évaluation de molécules pharmacologiques, il est nécessaire de procéder en deux phases : - le développement préclinique, - puis le développement clinique. Ici, nous nous intéressons uniquement à la phase préclinique. Le développement préclinique a, entre autres, pour objectif de définir l’activité pharmacologique, pharmacocinétique et toxicologique des molécules étudiées.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra à court terme de développer de nouvelles méthodes d’investigation cliniques utiles à la fois en médecine vétérinaire (notament sur les espèces de rentes qui sont souvent négligées) et en recherche préclinique. Ce projet permettra également d’identifier les effets pharmacologiques des molécules étudiées ou leur devenir chez le mouton ou le porc, ainsi que d’évaluer leur toxicité éventuelle. Ce projet devrait donc permettre à long terme d’améliorer les soins cliniques apportés aux animaux d’élevage et fournir des informations précliniques (grace aux données pharmacocinétiques ou pharmacodynamiques) qui peuvent être utilisées par la suite par l’ensemble de la communauté scientifique.
Procédures
Des prélèvements sanguins fréquents sont prévus. Notre protocole prévoit de réaliser au maximum 19 prélèvements de 3 ml par jour. Ceci représente 57 ml de sang prélevés par animal par jour ce qui correspond à moins de 2% du volume sanguin du mouton. Des prélèvements d'urine peuvent être nécessaires et se feront à l'aide d'une sonde urinaire préalablement mise en place. Les prélèvements sanguins ou urinaires ne durent pas plus de 30 secondes chacun y compris le temps de rinçage du cathéter pour les prélèvements sanguins.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables sont classés selon leur fréquence d’apparition. Les mesures correctives mises en place sont précisées. Catheter veineux : - Rare (moins de 10 cas/an dans notre structure): Risque de thrombose du catheter. En l'absence d'arguments bibliographiques, il n’est pas possible de proposer une recommandation concernant l’utilisation d’un verrou héparine, ou d’un verrou au sérum physiologique seul le rinçage régulier et biquotidien avec du serum physiologique hépariné semble efficace à titre préventif. Si cet événement survient, le cathéter est retiré. Soit un nouveau cathéter est mis en place sur un autre site sous anesthésie/tranquilisation, soit l’animal est exclu de l’étude. Dans tous les cas l’animal reste sous surveillance pendant plusieurs jours. - Assez Rare (Moins 1 cas/an dans notre structure): Inflammation locale ou infection. Afin d’éviter cela, toutes les précautions d’aseptie et d’antisepsie lors de manipulation du cathéter sont mises en place. Avant la manipulation du cathéter, un traitement hygiénique (gants et bouchon du catheter) par friction désinfectante à l'aide d'un gel ou d’une solution hydro-alcoolique est réalisé. Le site d’insertion du cathéter est examiné au moins une fois par jour à la recherche de signes locaux. La réfection du pansement est réalisée uniquement s’il est décollé ou souillé. Le cathéter est retiré en cas de complication locale ou de suspicion d’infection systémique. Effet sur l’animal : gène et douleur au niveau du site de l’affection et signes généraux possibles. Lors de la survenue de cette affection, l’animal est exclu de l’étude, traité et placé sous surveillance. - Très Rare : phlébite suite à la pose du cathéter veineux. Effet sur l’animal : gène et douleur au niveau du site de l’affection et signes généraux possibles. Dans ce cas l’animal est exclu de l’étude, traité et placé sous surveillance. Dans les cas les plus graves l’animal est euthanasié. Sonde urinaire : - Risque d’infection urinaire : La sonde est retirée, l’animal est traité et placé sous surveillance. - Risque d’arrachement de la sonde : rare. L’animal est traité et placé sous surveillance. Afin de limiter les risques d’arrachement les sondes urinaires sont suturées lors de la pose. Les moutons peuvent rester en groupe mais les porcs sont placés en cage individuelles tout en leur permettant de conserver des interractions sociales avec leurs congénères placés dans les cages adjacentes.
Devenir
Pour les moutons : Les animaux n’ayant plus d’accès vasculaires jugulaires ne peuvent être réutilisés et sont donc réformés. Parmi ces animaux réformés, certains (en accord avec le vétérinaire responsable) sont euthanasiés puis utilisés à des fins pédagogiques (TP d’autopsie). Les animaux n’ayant plus d’accès vasculaires jugulaires ne peuvent être réutilisés et sont donc réformés. Parmi ces animaux réformés, ceux présentant un bon état de santé peuvent être ré-utilisés à des fins pédagogiques (TP contention, TP tonte). Les animaux non réformés peuvent être ré-utilisés en expérimentation après une période de repos d’au moins trois semaines avec un suivi médical. L’avis d’un vétérnaire sera requis avant toute réutilisation. Pour les porcs : Les animaux sont tous mis à mort à la fin de l’expérimentation. Toutefois, nous ferons en sorte qu'un maximum d'animaux soient réutilisés, notamment à des fins pédagogique (TP autopsie, entrainement à des gestes chirurgicaux spécifiques, …).
Remplacement
La finalisation de méthodes d’investigation cliniques ou l’application de méthodes d’investigation clinique d’une espèce à une autre ne peuvent être réalisées par définition qu’in vivo. Les effets des molécules pharmacologiques étudiées peuvent être évaluées au préalable par l’obtention de données in vivo ou ex vivo. Cependant, du fait de la complexité des organismes, les effets multiples sur plusieurs organes ne peuvent être étudiés qu’in vivo. Les études in vivo permettent ainsi une analyse et une prédiction plus fiable de la pharmacocinétique animale et également humaine d'après des données d'études scientifiques. Néanmoins, avant nos études, les caractéristiques physico-chimiques des produits sont évaluées in vitro et une recherche bibliographique approfondie est menée.
Réduction
Nous utilisons le nombre le plus réduit possible d’animaux notamment en réalisant lorsque cela est possible des essais croisés avec des périodes de washout. Les études de pharmacocinétique sur animaux s’effectuent habituellement (selon la littérature) avec des groupes de 6 à 8 animaux par test. Une approche statistique permet de déterminer le nombre d'animaux minimum nécessaire pour l'étude.
Raffinement
Les animaux sont acclimatés et maintenus en groupe tant que c'est possible. Ils ne sont isolés que lorsqu'ils sont équipés de cathéters qu'un congénère pourrait détériorer. Auquel cas on maintient entre eux un contact visuel et olfactif et notre équipe continue à entretenir un contact social. Les catheters sont entretenus régulièrement pour éviter qu'ils ne se bouchent. Toutes les phases douloureuses sont anticipées par des traitements analgésiques. Au terme des protocoles, un examen clinique permet de déterminer si les animaux sont réutilisables pour un autre protocole. Nous veillons à limiter le nombre d'utilisations, pour éviter de trop solliciter les animaux qui sont soit placés, soit inclus dans un protocole qui termine par l'euthanasie. Par ailleurs, le plan de prélèvements sanguins est conçu de sorte à ne jamais prélever un volume de sang supérieur à 7,5% du volume circulant de l'animal. De même, les volumes administrés ne dépasseront pas les recommandations communément admises dans "A Good Practice Guide to the Administration of Substances and Removal of Blood, Including Routes and Volumes". Les points limites spécifiques sont repris dans une grille de scoring de la douleur. Cette grille est élaborée à partir de critères d'observation des animaux d'une part (porcs : posture, activité et interraction avec congénères / ovins: idem +rumination) et de critères de mesures objectives comme la prise de boisson, de nouriture, la température corporelle, la prise de poids, les paramètres physiologiques (fréquence respiratoire, fécès). Au niveau des sites d'implantation des cathéters les signes de chaleur ou de douleur et l'évaluation de son intensité est réalisée par du personnel formé. En cas de doute le vétérnaire est imédiatement informé et passe dans l'heure qui suit. En cas d'hyperthermie les animaux sont immédiatement traités par des anti-pyrétiques ou des anti-inflammatoires. Les points limites conduisant à l'éviction de l'animal sont : complications liées à la mises en place des cathéters et de la sonde urinaire comme de la fièvre ne retrocédant pas aux anti-pyrétiques dans les 48h (ou moins si très élevée ou si d'autres signes de douleur), abcès ne régressant pas suite au traitement, déshydratation, léthargie ou prostration persistante associée aux autres signes. Ces situations ne sont que très rarement rencontrées dans ce type d'étude.
Choix des espèces
Les études de pharmocinétique ou de pharmacodynamie réalisées in vivo et ex vivo permettent d’orienter les conclusions et de mieux cibler des molécules intéressantes en santé humaine et animale. Cependant, du fait de la complexité des organismes, l’obtention de résultats précis et fiables nécessite obligatoirement de mettre en place un modèle animal. Par ailleurs, le choix d’animaux de grande taille (tels que le porc et le mouton) permet d’évaluer les effets de molécules d’intérets dans ces espèces qui peuvent constituer les espèces cibles. Ce choix permet également de faciliter les corrélations entre l’animal et l’humain du fait d’un poids similaire (mouton de 60 kg avec un volume sanguin proche de celui de l’homme) ainsi que parfois d’une physiologie plus proche en particulier chez le porc. Par exemple pour l’étude de molécules ayant une distribution hépatique, il est important de vérifier la physiologie de la libération de la bile dans le modèle animal. Or, la composition de la bile chez le porc est très similaire à celle de l’Homme. De même, la physiologie rénale du porc ressemble fortement à celle de l’Homme.
Étude des défaillances précoces du modèle expérimental ovin de Fontan et développement d’un modèle chronique
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
10 moutons vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Chaque animal subit une première chirurgie cardiaque de trois heures dérivant la veine cave vers les artères pulmonaires, puis environ deux mois plus tard une seconde intervention, avant huit heures de cathétérisme, d'échographie et d'IRM, pour mettre au point un modèle de la circulation de Fontan pratiquée chez des enfants. Le porteur indique que les complications attendues incluent hémorragie aiguë, dysfonction cardiaque, troubles du rythme, défaillance respiratoire ou sepsis pouvant tuer l'animal pendant l'opération ou durant les soixante jours suivants. Il rappelle qu'un essai similaire en 2020 avait entraîné la mort de deux moutons sur dix, et prévoit une mortalité comparable, estimant avoir "besoin" de dix animaux pour en exploiter huit.
Objectifs
La procédure de Fontan est réalisée pour la prise en charge palliative d'enfants atteints d'une cardiopathie congénitale complexe de type « ventricule unique » en attente d’une transplantation cardiaque. Néanmoins, l’histoire évolutive des patients palliés par une circulation de Fontan est marquée par des complications telles que des dysfonctions d’organes menant au décès ou à la transplantation cardiaque. Afin de mieux comprendre les mécanismes à l’origine de ces défaillances, de nombreuses équipes ont tenté de développer des modèles animaux reproduisant ce montage. Cependant, très peu d’équipes sont parvenues à développer un modèle chronique fiable et reproductible. L’objectif principal de notre programme expérimental est la mise au point et la validation d’un modèle animal chronique fiable et reproductible de circulation de Fontan à partir d’une approche peu invasive. Ainsi, ce projet a pour objectif de mettre au point et de valider un modèle ovin chronique de circulation de Fontan, en utilisant une technique interventionnelle hybride - chirurgicale et percutanée, mini-invasive, qui ne nécessite pas d’assistance cardiaque per-procédurale afin de limiter la mortalité liée à la procédure.
Bénéfices attendus
Il s’agit d’un projet ambitieux dont les résultats permettraient une meilleure compréhension des complications chroniques de la CF. Il permettrait aussi d’ouvrir de nouvelles perspectives de recherche, en permettant de tester des solutions thérapeutiques (médicamenteuses, dispositifs d’assistances) mais aussi d’avoir un véritable impact en termes de santé publique en améliorant la prise en charge de ces patients.
Procédures
Les animaux seront soumis à différentes opérations permettant de créer le modèle de la maladie, de suivre son évolution, de comprendre et répondre aux objectifs du projet : une dérivation cavo-pulmonaire partielle réalisée par voie chirurgicale d’une durée estimée à 3h qui consiste en la dérivation du sang veineux drainé par le veine cave supérieure vers le réseau artériel pulmonaire puis environ 2 mois plus tard, la réalisation d’une dérivation cavopulmonaire totale qui consiste en la finalisation de la dérivation du réseau veineux inferieur vers la circulation pulmonaire par voie per-cutanée. Ensuite une série de mesures par cathétérisme cardiaque, échocardiographies trans-thoraciques et IRM cardiaque sont réalisées sur une durée totale de 8h afin de comprendre les causes de défaillance aigues de ce modèle animal de circulation de Fontan.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables possibles sont une défaillance multiviscérale par hémorragie aigue, dysfonction cardiaque, troubles du rythme cardiaque, défaillance ventilatoire ou sepsis sous anesthésie générale conduisant au décès pendant une procédure ainsi que pendant la période inter-procédurale de soixante jours.
Devenir
A la fin du projet, les animaux seront euthanasiés afin de pouvoir poursuivre les investigations scientifiques ex-vivo.
Remplacement
Cette étude a pour objectif la mise au point du premier modèle animal chronique de circulation de Fontan afin de pouvoir identifier des cibles thérapeutiques et développer des traitements chez l’homme et notamment une assistance circulatoire mécanique de longue durée adaptée spécifiquement à la circulation de Fontan ; ces projets requièrent un modèle animal proche anatomiquement et physiologiquement de l’homme sur le plan cardiovasculaire et pulmonaire. Le remplacement par une espèce non vertébrée, ou autre qu’un mammifère terrestre serait donc non pertinent. Et la réalisation de cette étude in-vitro ou ex-vivo ne permettrait pas le recueil des données nécessaires et interprétables pour le développement de ce modèle animal chronique de circulation de Fontan. Le choix de l’Ovis aries résulte d’une réflexion autour de la meilleure stratégie de remplacement possible, en effet le projet par sa complexité technique nécessite un animal dont le cœur et les vaisseaux soient de taille suffisante.
Réduction
Le nombre d’animaux a été calculé pour permettre un nombre suffisant d’observation pour permettre d’observer une variation significative des données. En 2020, le développement de la technique hybride par chirurgie et cathétérisme interventionnel sur 10 animaux a conduit à une mortalité per-procédurale de 20% soit 2 animaux. Nous prévoyons une mortalité similaire voire moindre compte tenu de l’expérience acquise en 2020, nous l’avons estimée à environ 15% pour ainsi assurer les manipulations et le recueil des données chez 8 animaux, nous avons estimé avoir besoin de 10 animaux. Notre stratégie est de réaliser successivement les différentes manipulations de telle sorte que l’une n’interfère pas les résultats de la suivante avec un recueil des données avant début des manipulations qui servira de référence pour en analyser les données. Chaque animal sera son propre témoin et permettra donc le recueil de données de 4 états différents, lors d’une seule et même anesthésie générale sans réveil.
Raffinement
L’animal est place dans les conditions d’hébergement initial avec les méthodes de raffinement adéquat a son espèce : groupe social, pierre a sel et jouets. Une acclimatation de 4 jours à l’animalerie de l’IHU est prévue avant la première étape. Les animaux sont suivis quotidiennement par du personnel formé. Les animaux sont suivis selon des points limites clairement définis et spécifiques au projet. Le transport durant les périodes intermédiaires entre les différentes étapes du projet offrira à l’animal des conditions quotidiennes maximales d’hébergement et de raffinement notamment du fait que les animaux auront accès à un enclos extérieur Pour l’intervention, l’animal sera prémédiqué. Sous anesthésie générale, le niveau de sédation et d’analgésie sera adapté aux besoins de l’animal L’ensemble des gestes invasifs, douloureux ou anxiogènes seront réalisés ensuite sous anesthésie générale. Une fois les manipulations terminées, une analgésie de relais est administrée, puis la sédation est levée, jusqu’à atteinte d’un niveau d’éveil suffisant pour permettre un réveil. Une analgésie est maintenue 7 jours. A l’issue de la dernière phase des manipulations, toujours réalisées sous anesthésie générale, les animaux seront euthanasiés.
Choix des espèces
Le modèle ovin a été choisi pour plusieurs raisons, son anatomie et sa physiologie cardio-vasculaire proche de l’humain, une anatomie thoracique compatible avec la chirurgie prévue, des poids en bas âge et à l’âge adulte adaptés aux différentes procédures et à la mise en place de matériel dédié et une tolérance clinique induits par les modifications physiologiques induite. Nous utiliserons des animaux d’environ 12 semaines qui auront atteint 5 mois lors du deuxième temps chirurgical ce qui correspond au délai de totalisation de la circulation de Fontan chez l’humain (petite enfance).
Entretien de souches de strongles digestifs et production de larves infestantes chez des ovins
- Recherche appliquée
- Maladies animales
20 béliers vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis vermifugés et replacés via une association. Ils sont infestés à répétition par un ver parasite hématophage sur 21 mois, avec jusqu'à 129 prélèvements de fèces par animal, pour produire des larves infestantes destinées à des centres de sélection ovine. Le porteur indique que l'infestation provoque une anémie faible, "généralement bien tolérée". Il présente le recours au petit ruminant comme "nécessaire", aucune production de ces larves n'étant possible in vitro, la finalité étant de réduire à terme l'usage d'antiparasitaires en élevage.
Objectifs
Dans les élevages ovins, les parasites du tube digestif, dont notamment les strongles gastro-intestinaux (SGI) peuvent être responsables de troubles sanitaires et de pertes économiques majeures. La lutte contre ces parasites a longtemps reposé quasi-exclusivement sur l'administration régulière de molécules chimiques à activité antiparasitaire aux animaux, mais le développement de résistance à ces produits parmi les populations de vers, les problématiques écologiques liées à leur utilisation et la demande sociétale croissante de réduction des intrants chimiques dans les élevages ont conduit les acteurs de la filière ovine à chercher des moyens de lutte alternatifs. La recherche et la mise en évidence d'un déterminisme génétique de résistance ou de sensibilité aux SGI chez les ovins s'est inscrit dans cette démarche, avec, pour finalité, la sélection d'animaux naturellement moins sensibles au parasitisme. Dans ce contexte, l’objectif du projet est de fournir aux organismes de sélection de la filière ovine, les quantités de larves infestantes d'un espèce de SGI nécessaires à la réalisation d’infestations de béliers reproducteurs afin d’estimer, chez ces individus, l'héritabilité du caractère de résistance, en première et en seconde infestation. La qualification de résistant ou de sensible, attribuée à des ovins, ne s’entend que s’ils ont été soumis à la même pression parasitaire, ce qui n’est pas possible dans les conditions naturelles d’infestation où le nombre de larves infestantes sur les pâtures dépend de facteurs climatiques et est réparti de façon hétérogène, d’où la nécessité de recourir à des infestations contrôlées dans lesquelles le nombre de larves administrées et la durée de l’infestation sont rigoureusement identiques pour tous les individus testés.
Bénéfices attendus
Les béliers infestés vont permettre de fournir durablement des larves infestantes d'Haemonchus contortus aux centres ovins engagés dans la sélection d’animaux résistants aux SGI. A long terme, cette démarche doit permettre de diminuer significativement l’utilisation d’antiparasitaires dans les élevages ovins, par diffusion du caractère de résistance aux SGI via des béliers sélectionnés, et donc de réduire leurs effets négatifs sur l'environnement.
Procédures
Interventions sur animaux vigiles : 1/ drogages par voie orale : au maximum 4 par bélier, correspondant à la vermifugation initiale, avant la première infestation puis les vermifugations à chaque fin de cycle d'infestation (3 au maximum), 3 minutes par intervention 2/ prélèvements de fèces dans le rectum : 1 avant chaque cycle (coproscopie de contrôle d'efficacité de la vermifugation) + 42 par bélier et par cycle d'infestation, soit au maximum 129 par bélier sur 21 mois (3 cycles) ; 3 minutes par prélèvement
Impact sur les animaux
Haemonchus contortus étant un parasite hématophage (qui se nourrit de sang), la dose infestante administrée va induire une anémie faible chez les béliers. Celle-ci est généralement bien tolérée par les animaux ; leur état général ne devrait donc pas être affecté.
Devenir
L'infestation expérimentale contrôlée ne devrait pas altérer la santé des animaux. Après vermifugation en fin de procédure, rien ne s'oppose donc à leur replacement par l'intermédiaire d'une association spécialisée (GRAAL).
Remplacement
Dans le cycle biologique d'Haemonchus contortus, l'hôte définitif, au sein duquel la reproduction sexuée du parasite a lieu, est un petit ruminant (ovin ou caprin). Le recours à une espèce de petits ruminants est nécessaire pour obtenir des larves infestantes d'Haemonchus contortus car il est actuellement impossible d'en produire in vitro ou ex vivo.
Réduction
Le nombre de béliers prévus (n=20) est le minimum nécessaire estimé pour permettre la production d'une quantité suffisante de larves d'Haemonchus contortus pour mener à bien les études sur le déterminisme génétique de la résistance aux strongles gastro-intestinaux, tout en restant à des niveaux d'infestation générant peu de troubles sanitaires chez les animaux et en se réservant la possibilité d'exclure temporairement, si nécessaire, un ou deux individus, sans mettre en péril le projet. Dans le détail, les besoins des organismes de sélection de la filière ovine sont de 20 millions de larves/an. Il est difficile d’avoir une estimation précise, a priori, de la production individuelle de larves car deux facteurs non maitrisables influent sur la production d’œufs par les nématodes présents dans la caillette : le taux d’implantation et l’intensité de la réponse immune de l’hôte. Malgré cette variabilité, d’après l’expérience passée que nous avons de ce modèle et en tenant compte du rendement du processus de coproculture (récupération de seulement 50 % des larves), une production attendue de 1 million de larves/animal/an nous semble réaliste.
Raffinement
Les béliers bénéficieront d'une période d'acclimatation de 4 semaines avant d'être infestés expérimentalement. Ils seront hébergés en groupe, sur litière paillée, dans des enclos équipés de brosses sur lesquelles ils pourront se frotter et de filets à foin. La contention et les prélèvements seront effectués par du personnel expérimenté. Au cours des prélèvements, les animaux garderont un contact visuel avec leurs congénères, ce qui limitera le stress.
Choix des espèces
Les ovins sont des hôtes définitifs naturels d'Haemonchus contortus. Les animaux utilisés seront âgés d'au moins 7 mois. Il s'agit de l'âge à partir duquel ils peuvent supporter une infestation expérimentale avec 10000 larves infestantes d'Haemonchus contortus sans que cela ait un impact sur leur développement staturo-pondéral.
Evaluation et développement pré-clinique des cathéters pour cartographie, cautérisation ou électroporation irreversible des arythmies cardiaques dans des modèles porcins et ovins
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
Moutons : 125
Les cathéters testés sont des prototypes destinés à des partenaires industriels, qui doivent obtenir une certification réglementaire avant leur mise sur le marché. 125 jeunes cochons et 125 brebis adultes, soit 250 animaux non-humains, vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Sous anesthésie générale, chacun passe deux à quatre heures d'IRM ou de scanner, puis une opération de quatre à six heures où le cathéter crée entre cinq et vingt lésions dans le cœur, avec des risques de paralysie du nerf phrénique, de fibrillation ventriculaire et de saignement. Une partie est soumise à nouveau, un à trois mois plus tard, à quatre à six heures d'imagerie et de cartographie, et certains peuvent porter une maladie cardiaque provoquée auparavant, sans que le résumé dise comment. Le porteur écrit que ces dispositifs ont "un marché mondial en pleine croissance".
Objectifs
Le projet a pour objectif d’évaluer l’efficacité et la sécurité de prototype de cathéters de diagnostic ou de traitement par ablation pour les troubles du rythme cardiaque. Pour cela l’évaluation préclinique est obligatoire, via l’utilisation de modèles animaux, sains ou malades, en conditions proches de la clinique, avant leur utilisation chez l’homme. Les cathéters sont des dispositifs médicaux manœuvrables à l’intérieur des gros vaisseaux et du cœur et permettent aux cardiologues soit de diagnostiquer une maladie cardiaque soit de la traiter. Les cathéters d’ablation sont des dispositifs médicaux utilisés pour le traitement de maladies cardiaques. Ils permettent grâce à une électrode positionnée à leur extrémité, de causer une cautérisation ou une lésion contrôlée dans le cœur. Cette lésion interrompt les circuits favorisants l’activation désynchronisée du muscle cardiaque. Les cathéters de diagnostic eux, utilisent plusieurs électrodes positionnées en différentes configurations géométriques pour capturer les signaux du cœur et aider à trouver les sources anormales d’activation cardiaque. Le projet permettra de valider les paramètres suivants de prototypes de cathéter avant de pouvoir être utilisés chez le patient : les aspects ergonomiques (robustesse et préservation de l’intégrité mécanique, manœuvrabilité d’un cathéter, capacité à atteindre les cibles cardiaques), l’efficacité (capacité à cibler les points de contrôle lors du diagnostic, capacité à induire des lésions durables sur toute l’épaisseur du myocarde) et enfin la sécurité (risques de créer des caillots de sang pouvant être responsables d’AVC, risque d'endommager les organes adjacents…). Lors de procédure médicale réalisée chez le patient (identique à celle réalisée dans le projet), les patients sont conscients (sédation légère), avec une gestion de la douleur par voie médicamenteuse ajustée par pallier en fonction de la réponse du patient au traitement. Les tests réalisés chez les modèles animaux se déroulent en anesthésie générale. L’objectif de ce projet est de travailler sur des prototypes des cathéters qui devraient permettre une manœuvrabilité optimale, montrer une absence ou minimisation des risques collatéraux pendant la procédure, et provoquer des lésions du tissu cardiaque ayants des effets durables sur les propriétés électriques du cœur traité, afin de pouvoir les proposer à terme dans la prise en charge de maladies cardiaques.
Bénéfices attendus
Les tests des cathéters sur les animaux pour les thérapies du trouble du rythme cardiaque sont fondamentaux pour confirmer que les prototypes atteignent les niveaux de sécurité, d'efficacité et d'ergonomie attendus. L’évolution permanente des dispositifs médicaux dans la prise en charge des patients met en évidence l’intérêt des cathéters pour le diagnostic et le traitement par ablation thermique et non-thermique de certaines maladies cardiaques, ces dispositifs ont donc un marché mondial en pleine croissance. Les tests précis et éthiques ouvriront aux partenaires industriels et aux collaborateurs la possibilité de passer à la phase suivante d'investigation chez les patients, ce qui leur permettra d'obtenir la certification réglementaire pour mettre leurs dispositifs sur le marché.
Procédures
Toutes les procédures et les étapes décrites dans ce projet se déroulent sous anesthésie générale. Nous allons utiliser des cochons jeunes ou des brebis adultes, selon la disponibilité et la nécessite d’effectuer un protocole chronique ou aigü. Nous prévoyons d’utiliser maximum 250 animaux en 5 ans. Les animaux pourront être sains ou être des modèles de maladies cardiaques précédemment créés. Les animaux seront soumis aux interventions suivantes : examens d’imagerie non-invasifs par IRM et/ou scanner CT (durée 2-4 heures), une opération (identique à celle réalisée chez le patient) pour le test des cathéters sous imagerie par rayons X (durée 4-6 heures). En fonction dudispositif médical à tester, certains animaux pourront avoir une phase de récupération et de répétition, d’un à trois mois après l’ablation, de l’imagerie et cartographie diagnostique afin d’évaluer les résultats chroniques de l’intervention réalisée (durée 4-6 heures)
Impact sur les animaux
Les niveaux de stress et les effets cardiaques dus aux thérapies de diagnostic et d'ablation sont identiques à ceux que connaissent les patients en milieu clinique. Les effets secondaires peuvent être une paralysie temporaire du nerf phrénique ou du diaphragme, un déclenchement de tachycardies ventriculaire débordantes en fibrillations ou un saignement aux sites d’introduction des cathéters.
Devenir
A la fin du projet les animaux seront euthanasiés afin de réaliser des analyses ex-vivo, les organes pourront également être proposés à d'autres équipes de recherche.
Remplacement
A ce jour, pour les objectifs envisagés dans ce projet, nous n’avons pas à disposition d’autres options pour le test de cathéter d’ablation et diagnostic que d’utiliser des modèles animaux. Nous pouvons obtenir des modèles cellulaires en laboratoire pour des analyses préliminaires, mais ces modèles qui se basent sur les cellules cardiaques n'offrent que des résultats extrêmement simplifiés par rapport au cœur entier. Les modèles tissulaires ex vivo ne peuvent pas nous permettre d’observer les effets du remodelage à long terme qui certifie la validation des cathéters pour leur utilisation en clinique.
Réduction
Notre stratégie pour réduire le nombre d’animaux utilisés repose sur la maximisation du nombre de sites que nous pouvons traiter par ablation. Dans l’objectif de réduire au maximum le nombre d’animaux, nous prévoyons d’effectuer certaines évaluations en parallèle (ex : évaluer un cathéter diagnostic et un cathéter d’ablation), si leur coévaluation n’affecte pas les résultats attendus. Si un cathéter montre des limitations importantes en termes de sécurité et/ ou de fiabilité, l’évaluation sera arrêtée ou suspendue en l’attente d’une amélioration du dispositif par le constructeur. De même, si l’évaluation statistique atteint une puissance suffisante, aucun autre animal ne sera inclus dans l'évaluation du cathéter d'intérêt. Chez un jeune porc ou un jeune mouton, nous pouvons effectuer entre 5 et 20 lésions en considérant à la fois les ventricules et les oreillettes. Cela nous donne suffisamment de répliques techniques pour rendre les résultats plus robustes et réduire l’erreur apportée par la variabilité biologique et anatomique individuelle. Cette confiance nous permet d’utiliser la quantité minimale de 5 animaux par conditions afin d’avoir une puissance statistique acceptable. En outre, dans le cas où le paramétrage des thérapies doit être testé en amont du test sur le tissu cardiaque, nous pouvons tester différentes conditions sur les muscles de la cuisse.
Raffinement
Pendant la procédure, les animaux sont maintenus sous anesthésie générale avec une surveillance constantes de leurs paramétres vitaux (fréquence cardiaque, pression sanguine, tempérautre...). Ceux-ci nous permettent d’apporter la nécessaire hydratation ou de fournir des antiarythmiques en cas de risque de fibrillation ventriculaire. Un défibrillateur est toujours disponible en salle d’opération pour éviter la mort précoce de l’animal durant les tests. Pendant l’hébergement, l’animal est placé dans des locaux adaptés, avec les méthodes de raffinement appropriées pour son espèce (groupe social, enrichissement adapté). Les animaux sont suivis quotidiennement par le personnel formé, qui peut intervenir rapidement auprès du vétérinaire et du responsable de projet pour adapter les soins analgésiques si nécessaire. Si une étape du protocole chronique affecte l’état de santé au point d’atteindre l’un des points limites sans qu’aucune action ne puisse permettre un retour à l’état basal alors le protocole sera interrompu et l’animal mis à mort selon les modalités éthiques.
Choix des espèces
Parmi les modèles animaux ayant des caractéristiques anatomiques et fonctionnelles proche de l’homme (mouton, cochon, chèvre, chien), le cochon et le mouton ont été retenus car ces modèles sont bien décrits et caractérisés et constituent une référence dans la communauté scientifique. De plus le personnel impliqué dans ce projet possède une expertise établie de la gestion de ces modèles animaux. Stades de développement des animaux inclus : - Porc : jeune de 50-70kg environ (environ de 4-5 mois) - Ovins : adultes à partir de 12 mois Au stade défini, et pour les deux espèces, la taille et les caractéristiques du cœur des animaux sont proches de celle de l’homme ce qui permet une évaluation fiable des dispositifs médicaux.
Validation d’un dispositif implantable de thérapie cellulaire de la régénération ostéochondrale pour la prévention de l’arthrose précoce chez la brebis
- Recherche appliquée
- Troubles musculosquelettiques
- Recherche fondamentale
- Système musculosquelettique
16 brebis vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère, 13 tuées à l'issue et 3 rendues à l'élevage après un simple prélèvement de moelle. Les brebis opérées subissent sous anesthésie une ponction de moelle osseuse, l'implantation d'un dispositif dans le genou et des IRM, avant l'euthanasie pour prélever les condyles. Le porteur justifie l'augmentation des effectifs par le risque qu'un incident sur un seul animal "compromette le résultat de l'ensemble de l'étude". Il affirme qu'il n'y a "pas d'alternative non animale" pour étudier le cartilage articulaire et que le passage sur animal vivant est "indispensable".
Objectifs
Les pathologies ostéo-articulaires sont aujourd’hui un problème de santé publique dont la prévalence augmente avec l’augmentation de l’âge de la population avec plus de 10 millions personnes qui souffrent de l’arthrose en France aujourd’hui . Actuellement, les possibilités thérapeutiques proposées chez l’homme ne permettent pas de régénérer un tissu cartilagineux articulaire normal, et de ce fait, sont incapables de restaurer la fonction de l’articulation. Suite à des études in vitro, nous avons montré l’efficacité de ce biomatériau en termes de régénération tissulaire et avons également confirmé ces résultats après implantation chez le petit rongeur. Une étude in vitro réalisée sur le modèle ovin a permis de montrer l'efficacité de notre implant associé une autogreffe de cellules souches mésenchymateuses autologues pour la régénération de lésions ostéocartilagineuses. Dans l’étude actuelle, nous souhaitons confirmer ces résultats chez la brebis, en utilisant le même modèle d’étude que précédemment pour la régénération cartilagineuse avec comme différence l’utilisation de cellules souches mésenchymateuses (CSM) allogéniques de brebis et d’une membrane déposée en superficie du matériau composite utilisé dans l’étude précédente, au niveau de lésions intra-articulaires du genou. Nous avons développé des biomatériaux résorbables hybrides dans le but de régénérer à la fois le tissu ostéochondral mais également le cartilage articulaire. Ces matériaux sont d’une part nanofibreux et équipés de nanoréservoir contenant de l’hydroxyapatite, pour régénérer l’os sous-chondral et d’autre part, ils sont recouverts d’un hydrogel d’alginate contenant des CSM allogéniques pour la réparation du cartilage articulaire en surface. Une couche superficielle supplémentaire nanofibreuse contenant de la chondroitine sulfate et de l’acide hyaluronique vient recouvrir l’ensemble du biomatériel dans certains groupes à tester. L’hypothèse est que les données apportées par cette étude nous permettrons ainsi de confirmer le potentiel de réparation ostéo-chondrale de ces biomatériaux associés à des CSM allogèniques. L’objectif de cette étude sera d’évaluer l’efficacité sur la régénération du cartilage articulaire de ces implants hybrides.
Bénéfices attendus
Le bénéfice attendu à court terme est la validation de l’utilisation de cellules souches mésenchymateuses allogéniques dans la réparation des lesions du cartlilage articulaire chez la brebis. Ce travail fera l’objet d’une publication. Le bénéfice à long terme concerne essentiellement l’être humain. Le but est de traiter les lésions cartilagineuses pour éviter qu’elles aboutissent à une arthrose évoluée nécessitant une intervention de type prothèse. Ce serait un bénéfice (une économie) en termes de coût de la santé. Il est nécessaire de tester cette hypothèse sur un modèle gros animal avant de proposer ce type de traitement chez l’être humain (principe de précaution) car les tests sur des petits animaux ne sont pas transposables pour des raisons évidentes de taille, d’anatomie et donc de contraintes mécaniques. Les principaux avantages de l’utilisation de cellules allogéniques par rapport aux cellules autologues sont : a/ d’éviter le prélévement de moelle osseuse 2 à 3 semaines avant l’intervention sur le cartilage b/ de pouvoir administrer un nombre connu à l’avance de cellules.
Procédures
Il n'est pas prévu de prélèvement sur animaux vigiles. Tous les gestes seront réalisés sous anesthésie générale. 3 procédures seront utilisées .1. ponction de moelle osseuse (5 min). 2. intervention pour implantation du dispositi (45 min). 3. IRM (3 x15 min)
Impact sur les animaux
Une intervention sur les genoux et douleur post-opératoire au niveau des genoux opérés, traitée par antalgiques adaptés. Tout geste sur une articulation peut entraîner des complications : -Anesthésiques : difficultés à l’intubation, troubles du rythme cardiaque etc … Moyens mis en œuvre = surveillance permanente de l’animal -Per-opératoires : pas de complications per-operatoires prévisibles car - pas de risque de hémorragique puisqu’on est à distance des gros vaisseaux qui sont à la face postérieure du genou. L’hémostase des petits vaisseaux sera faite au bistouri électrique et la brebis n’est pas sous anticoagulant. - Pas de risque de fracture car aucune contrainte sur l’os, seul un geste sur le cartilage - Post-opératoires : comme pour tout geste chirurgical sur une articulation les risques sont : - Une douleur post-opératoire, qui n’est pas certaine mais dont la présence sera détectée par l’observation de l’animal - Un retard de cicatrisation : surveillance quotidienne - Infection : surveillance quotidienne et geste chirurgicale adapté si nécessaire ou euthanasie Déambulation libre en box de 3,5 m x 3,5 m pendant la période de cicactrisation puis jusqu’au 6ème mois, Déambulation quotidienne sur un périmétre plus large.
Devenir
Les 3 brebis prévues pour le prélèvement de moelle osseuse, pourront être replacées dans l’élevage. Ce prélèvement ne modifie en rien leur état. Les 7 brebis opérées devront être euthanasiées pour pouvoir prélever les condyles en vue de l’analyse des implants et de leur effets sur la régénération du cartilage, ainsi que les 6 brebis surnuméraires (3 déjà autorisées, et 3 demandées dans cet avenant).
Remplacement
Ce protocole d’étude respecte la règle des trois R de l’expérimentation animale (Replacement, Reduction, Refinement) grâce à la possibilité d’imagerie non invasive de l’IRM qui permet de suivre l’évolution des lésions sans avoir à faire de prélèvement chez l’animal. L’utilisation de cellules souches mésenchymateuses allogéniques évite une anesthésie supplémentaire car il n’est plus nécessaire de prélever de moelle osseuse autologue. Il n’y a pas d’alternative non animale pour étudier le cartilage articulaire. Suite à des études in vitro, nous avons montré l’efficacité des implants 3D des chondro-, ostéo-inducteurs et des CSM en termes de régénération ostéochondrale. La principale limite des études-in vitro est l’absence de contrainte biomécanique et son effet sur l’implant et la cicatrisation. Le passage sur animal vivant est ensuite indispensable pour valider notre approche. Il n’est actuellement pas légal de tester chez l’homme une technique innovante sans l’avoir testé chez l’animal quand cela est possible (principe de précaution)
Réduction
Une première étude a été faite sur ce même schéma avec 4 brebis mais en utilisant des CSM autologues, confirmant leur utilité dans la réparation des lésions cartilagineuses.
Raffinement
Dans le protocole actuel le même schéma est reproduit avec comme différence l’utilisation des CSM allogéniques et dans un des groupes une membrane superficielle sensée améliorer la cicatrisation du cartilage. Les 4 brebis de la première étude (opérées des 2 genoux) ont pu être toutes suivies jusqu’au terme de l’expérimentation, ce qui a permis de valider le concept de l’implant utilisé. Cependant sur un aussi petit effectif un incident (problème à l’anesthésie, mauvaise récupération post-opératoire, infection du site opératoire) la perte d’un seul animal peut compromettre le résultat de l’ensemble de l’étude et donc finalement avoir inclus inutilement les autres animaux. Pour pallier cela et augmenter les chances d’atteindre les objectifs scientifiques il est prévu d’augmenter le nombre d’animaux à 7 brebis minimum pour pallier aux éventuels incidents rendant inexploitable une implantation chez l’un des animaux. 3 brebis supplémentaires ont déjà été autorisées afin de comparer l’efficacité des cellules allogénique du premier groupe aux cellules autologues de ce nouveau groupe. 3 de plus font l'objet de cet avenant, afin de tester le même implant avec des cellules autologues (provenant des 3 brebis de l’avenant d’octobre 2022) et allogéniques sur 6 brebis (les 3 brebis ayant fourni les cellules, et 3 brebis supplémentaires faisant l’objet de cet avenant) en induisant l'arthrose à l'aide d'une curette. Les point limites attendus sont : - Une prostration avec abattement et anorexie en cas de douleur importante, difficulté à se déplacer ; - Fièvre, abattement, polynée en cas d’infection post opératoire.
Choix des espèces
La brebis est le modèle gros animal reconnu pour l’étude de l’arthrose. Les brebis agées de 2 à 4 ans sont le modèle animal utilisé habituellement dans les autres études sur le cartilage. Pour ne pas induire une variable supplémentaire par rapport aux études existantes il a été décidé de conserver ce sexe et cette tranche d’age .
Evaluation de l’efficacité de l’ablation par champs pulsés dans un model ovin d’infarctus du myocarde
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
50 moutons vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit sous anesthésie une création d'infarctus par occlusion des artères coronaires, des séances d'imagerie, une ablation cardiaque par électroporation et des prises de sang répétées, avant l'euthanasie pour prélever le cœur. Les bénéfices annoncés pour les patients atteints de tachycardie ventriculaire, une procédure plus efficace et une meilleure qualité de vie, restent au conditionnel. Le porteur affirme que le remplacement "n'est actuellement pas possible" et présente un jumeau numérique en développement comme un remplacement futur.
Objectifs
La tachycardie ventriculaire est un trouble du rythme cardiaque complexe grave qui peut entraîner une mort subite. Dans la grande majorité des cas (>70%), les tachycardies ventriculaires surviennent dans un contexte d’infarctus du myocarde ancien. Le remodelage du tissu cardiaque suite à un infarctus permet la création d’hétérogénéités qui favorisent les tachycardies ventriculaires. L’ablation par cathéter de ces zones hétérogènes du cœur, est une thérapie qui peut significativement réduire les nombres de tachycardies ventriculaires des patients, en améliorant leur qualité de vie. Une nouvelle forme d’ablation, utilisant un champ électrique pulsé de haute amplitude appelée ablation par électroporation ou Pulsed Field Ablation (PFA), est une nouvelle technique de traitement pour obtenir une thérapie plus efficace, notamment si elle est combinée avec des techniques d’imagerie qui permettent d’avoir un modèle, trois dimensions du cœur du patients (jumeau numérique) pendant l’opération. Dans ce projet, nous souhaitons investiguer les effets et les propriétés de cette technique d’ablation dans un modèle animal ovin pathologique, avec l’assistance de jumeaux numériques. Les objectifs scientifiques sont les suivants : mieux caractériser les lésions de la technique innovante d’ablation PFA dans le tissu hétérogène du cœur en utilisant de techniques d’imagerie non invasive ; développer un modèle mathématique pour optimiser et personnaliser l'administration de la thérapie ; et l'inclure dans un logiciel de traitement d’images pour les procédures cliniques existantes, ce qui fournira un nouveau outil à la thérapie des patients.
Bénéfices attendus
Le projet permettra d’optimiser une technique d’ablation innovante (PFA) et de révéler des aspects importants de l'effet de cette technique sur les tissus d’intérêt du cœur (sur le modèle pathologique post infarctus développé). Il permettra un meilleur dosage de l’énergie d'électroporation et d’adapter le protocole en fonction de l’anatomie individuelle du cœur et de l’origine de la tachycardie ventriculaire. Le projet ouvrira également de nouvelles perspectives dans le domaine du traitement des images cardiaques en trois dimensions (jumeau numérique) grâce à cette première application pour la tachycardie ventriculaire. Cette technologie pourrait permettre de l’étendre à d’autres formes de maladies cardiaques. Autant de thèmes encore largement ignorés mais capitaux pour éviter les récidives et les interventions ultérieures sur les patients atteints de tachycardie ventriculaire. Les patients bénéficieront non seulement d’une procédure plus efficace et plus sûre, mais aussi d'une meilleure prise en charge pendant et après la procédure, avec une meilleure qualité de vie après le traitement. Ce travail permettra à cette technique d’ablation PFA de devenir progressivement le traitement de choix pour l’ablation des tachycardies ventriculaires.
Procédures
Les animaux utilisés subiront des interventions de création d’infarctus, d’imagerie et d’ablation par electroporation sous anesthésie générale et avec l’administration d’une thérapie anti-algique appropriée. La procédure de création d’infarctus (150 minutes) se déroule, sous guidance des rayons X, par occlusion progressive, sous surveillance, de deux ou trois branches des artères coronaires. Une prise de sang avant (animal sous anesthésie générale, 30 secondes) et 24 après l’infarctus (animal vigile, 30 secondes) de 5 ml nous permettra de mesure l’état inflammatoire (cytokine) et de dégâts subis par le tissu cardiaque (troponine). Apres 4-6 semaines de récupération, les séquences d’imagerie sont de type non-invasif, soit par IRM cardiaque et/ou une échocardiographie par sonde thoracique/transoeasophagienne et/ou par scanner cardiaque (environ 180 minutes). L’ablation par cathéter (90 minutess) est effectuée sous anesthésie et administration d’héparine pour prévenir la formation de caillots. Des systèmes de traitement d’image et de cartographie de contact nous permettent de cibler les zones potentiellement favorisantes des tachycardies ventriculaires. Une prise de sang avant (animal sous anesthésie générale, 30 secondes) et 24 après l’ablation (animal vigile, 30 secondes) de 5 ml nous permettra de mesure l’état inflammatoire (cytokine) et des dégâts subis par le tissu cardiaque (troponine). Apres 4-6 semaines de récupération, une imagerie (environ 180 minutes) et une cartographie de contact diagnostique (90 minutes) de suivi sont prévus pour évaluer les effets du protocole d’ablation par electroporation. Une prise de sang avant l’euthanasie (animal sous anesthésie générale, 30 secondes) de 5 ml nous permettra de mesure l’état final du contexte inflammatoire et du remodelage cardiaque.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables éventuels peuvent être liés aux anesthésies (hypothermie) réalisées aux différentes phases du projet notamment lors du réveil de l'animal (désorientation, apathie), ces effets disparaissent rapidement car les moyens nécessaires pour faciliter le réveil des animaux (lampe chauffante, molécules de réanimation par exemple si besoin) sont mis en place. Les examens d’imagerie (échocardiographie, IRM et cartographie de contact) sont effectués sous anesthésie générale et thérapie antalgique. La création de l’infarctus aura lieu durant la perfusion continue d’anti-arythmiques et de bétabloquant, dont le débit sera ajusté en fonction des signes cliniques observés sur le monitoring. Pendant l’ablation, notamment avec la PFA, on pourrait observer une paralysie temporaire du nerf phrénique ou du diaphragme, mais ces conditions n’empêchent pas la ventilation mécanique. En phase d’étude diagnostique pendant la cartographie de contact, des déclenchements de tachycardie ventriculaire et potentiellement débordants en fibrillations, seront traitées immédiatement par un défibrillateur toujours présent en salle. Des saignements mineurs peuvent avoir lieu aux sites d’introduction des cathéters pour la cartographie.
Devenir
Afin de prélever le cœur et effectuer des études ex vivo d’histologie et de microscanner, qui nous permettront de mieux comprendre la structure des cicatrices induites par l’infarctus et l’ablation, l'ensemble des animaux seront euthanasiés.
Remplacement
Pour répondre aux questions d’ordre clinique, pour développer et optimiser la prise en charge des patients, des modèles animaux de pathologies humaines sont nécessaires. Le remplacement des animaux n’est actuellement pas possible. En effet, l'étude des mécanismes physiologiques complexes dans leur globalité nécessite d’avoir recours à un modèle animal et il n'existe pas à ce jour de modèle de modélisation numérique ou in vitro. Au cours des dernières années, un travail est en cours sur une technologie de traitement des images préopératoires permettant de construire un jumeau numérique du cœur sain et malade. En utilisant cet outil en clinique, nous évitons aujourd’hui d’utiliser des animaux pour l’optimisation des protocoles d’ablation. Ce projet permettra à terme d’obtenir un modèle numérique remplaçant l’utilisation de modèles animaux.
Réduction
Notre stratégie pour réduire le nombre d'animaux utilisés repose sur la création, dans notre modèle, de plusieurs cicatrices, ce qui nous permettra d’obtenir des sites d’ablation. Nous utiliserons des tests statistiques pour comparer la taille des lésions entre les groupes et pour définir la vulnérabilité à la tachycardie ventriculaire avant et après la thérapie. Cela nous donnera une idée de la variabilité individuelle liée à la structure du tissu et au remodelage du tissu cardiaque. Nous allons également minimiser les temps des différents examens, pour que nous puissions utiliser les mêmes animaux pour différentes techniques d’imagerie non invasive l'une après l'autre, notamment l’IRM ou l'échographie. Dans le meilleur des cas, cela nous permettra de diminuer jusqu’à 50% le nombre d’animaux nécessaires. En phase de création du modèle nous allons utiliser certains animaux comme leurs propres contrôles. Cette dernière stratégie nous permettra de ne pas inclure d’animaux supplémentaires.
Raffinement
Au cours du projet, les animaux reçoivent un protocole analgésique approprié, ils sont sous anesthésie générale avec une ventilation mécanique et les constantes vitales sont suivies en permanence lors des opérations. Tout le nécessaire est mis en place pour leur prise en charge : opération réalisée par du personnel formé, anti-arythmiques en cas de risque de fibrillation ventriculaire, défibrillateur disponible... Pendant la phase de suivi, l'animal est hébergé dans des locaux adaptés et les méthodes de raffinement appropriées pour son espèce sont mise en place (groupe social notamment). Les animaux sont suivis quotidiennement par le personnel, qui peut intervenir rapidement. Le vétérinaire et le responsable du projet adapteront les soins analgésiques si nécessaire. Si une étape du protocole chronique affecte l'état de santé au point d'atteindre l'un des points limites sans qu'aucune action ne puisse permettre un retour à l'état basal alors le protocole sera interrompu.
Choix des espèces
Parmi les modèles animaux ayant des caractéristiques anatomiques et fonctionnelles proche de l’homme (mouton, porc, chèvre, chien), le mouton a été retenu car ce modèle est une référence pour la communauté scientifique dans l’étude des pathologiques cardiaques, de plus le personnel impliqué dans ce projet possède une expertise établie de la gestion de ce modèle. Le mouton atteint la fin de son développement entre 1 et 2 ans, à ce stade de développement, l’organe d’intérêt de l’étude, à savoir le cœur aura donc une taille et une maturité nécessaire pour répondre aux objectifs du projet.
HoloRuminant ou l’étude des microbiomes associés aux ruminants laitiers
- Protection de l’environnement
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
- Diagnostic des maladies
160 brebis et agnelles vont être utilisées, gardées vivantes pour la production laitière à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. De la naissance à la première lactation, elles subissent à huit reprises des prélèvements de contenu ruminal par sonde, de fèces, de sécrétions nasales, de peau, de lait et de sang. L'étude, intégrée à un programme européen, cartographie les microbiotes des ruminants laitiers pour améliorer "l'efficacité de la production" et la "durabilité des élevages". Le porteur affirme qu'il n'existe "pas d'alternative satisfaisante" à l'étude in vivo des microbiomes.
Objectifs
Chez les ruminants domestiques, les micro-organismes qui vivent en communauté complexe dans leur appareil digestif jouent un rôle essentiel dans la digestion des aliments et l’utilisation des nutriments et donc un rôle majeur en matière d’efficacité alimentaire. En outre, ils protègent l’animal hôte contre les perturbations environnementales et les maladies par divers mécanismes, dont la modulation du système immunitaire. Le rôle significatif des micro-organismes dans la promotion de la santé et, par conséquent, du bien-être des ruminants a été reconnu pour différents sites corporels : la peau, la glande mammaire, le tractus digestif, reproducteur et respiratoire. Comme pour le tube digestif, d’autres parties du corps peuvent être affectées par des pathogènes microbiens spécifiques, qui ont des effets néfastes sur l’efficacité de la production, la santé et le bien-être des ruminants. Il est donc nécessaire de comprendre comment s’organise l’association entre l’hôte et ses micro-organismes. Plusieurs études indiquent que les micro-organismes associés à un site corporel peuvent avoir un effet sur les microbes et les organes distaux et donc influencer le phénotype de l’hôte. Par exemple, les micro-organismes du tube digestif comme cause des infections de la mamelle. Par conséquent, afin de comprendre les causes et les mécanismes de l’influence microbienne sur l’hôte et ses microbes, l’interconnexion et la communication entre l’animal et ses différents micro-organismes doivent être étudiées. Dans cette étude, pour décrire l’établissement des micro-organismes du tube digestif, des voies respiratoires supérieures et de la peau des agnelles de renouvellement, des prélèvements de contenu ruminal , de fèces, de contenu nasal, de la zone inguinale, de sang, et de lait seront effectués au cours de la carrière de la brebis, de sa naissance à la 1ère lactation. Les prélèvements de contenu ruminal permettront de suivre l’évolution du microbiote ruminal au cours du temps. Quant aux prises de sang elles permettront d’étudier le métabolome et de suivre le statut immunitaire des animaux. Ainsi 60 agnelles laitières seront suivies. Leurs mères seront prélevées (salive, fèces, zone inguinale et lait) une semaine après la mise-bas afin de comprendre la transmission de ces micro-organismes de la mère au nouveau-né.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de caractériser des profils de différents microbiotes (digestif, respiratoire et de la peau) d’agnelles de la naissance à la première lactation et de les mettre en lien avec des paramètres des santé et de productivité afin de mieux comprendre l’interconnexion et la communication entre l’animal et ses différents micro-organismes. Cette étude fait partie du programme H2020 « Holoruminant » qui fait intervenir d’autres sites expérimentaux en France et en Europe où les mêmes protocoles expérimentaux sont mis en place. Ces études longitudinales à haute résolution permettront de suivre la dynamique temporelle des microbiotes au cours de la vie de l’animal ce qui conduira à une compréhension mécaniste de l’interaction hôte-microbiome permettant de proposer des outils de diagnostics précoces et des solutions pour améliorer la durabilité des élevages de ruminants. Un focus sera réalisé au sevrage qui est une période délicate en élevage où la morbidité et la mortalité des agnelles sont élevées (15 à 20 %).
Procédures
Au total cent agnelles seront soumises à 4 types de prélèvements : - Un prélèvement de contenu digestif (contenu ruminal par sonde gastro-œsophagienne et contenu fécal directement au niveau de l'anus), - Un prélèvement nasal (écouvillon), - Un prélèvement sur la peau (écouvillon par frottement), - Un prélèvement de lait, - Une prise de sang à la veine jugulaire. Les prélèvements seront réalisés à une semaine d'âge, à 3 semaines d'âge, au sevrage (1 mois), à 2,5 mois d'âge, autour de 8 mois (mise à la reproduction), peu avant le premier agnelage, à 30 jours post-partum et à 60 jours post-partum. Ces prélèvements seront réalisés lors de la même contention et dureront en moyenne 5 minutes par animal.
Impact sur les animaux
La contention répétée des animaux pourrait générer un stress mais celle-ci a une durée limitée et est espacée dans le temps (minimun une semaine d'intervalle entre les prélèvements). Pour les prélèvements de peau, de la bouche et de lait, il n’y a pas d’effet indésirable attendu sur les mères et les agnelles. Pour les prises de sang, si la piqûre est infructueuse (cas très rare), une deuxième tentative est réalisée de l’autre côté. Pour les fèces, le prélèvement peut présenter un inconfort pour l’animal, ainsi en prévention un massage sous la queue est effectué afin de recueillir de manière volontaire les fèces. Si ce n’est pas le cas, un écouvillon sera utilisé. Une légère irritation peut survenir. Pour le prélèvement nasal l’écouvillon peut provoquer une légère irritation.
Devenir
Tous les animaux poursuivront leur vie de production dans la bergerie de l’établissement.
Remplacement
A ce jour, il n’y a pas d’alternative satisfaisante à l’étude in vivo des microbiomes. Ces études impliquant le suivi et le prélèvement d’animaux sont essentielles pour comprendre l’installation des microbiomes de différents sites corporels et leurs interactions avec l’hôte. Le recours à l’animal ne peut être évité. Cependant, les données apportées par ce type de projets d’envergure permettent d’ouvrir la voie aux approches in silico et in vitro, ce qui pourrait autoriser à l’avenir un remplacement des prélèvements sur les animaux. Les données acquises à ce jour sur les microbiomes ne nous permettent pas encore d’appréhender la variabilité individuelle, de comprendre le lien mère-jeune ainsi que le dialogue entre l'hôte et ses différents microbiomes.
Réduction
Ce projet prévoit l’utilisation d’animaux dès la naissance et le nombre d'individus a été calculé en utilisant un outil statistique (https://biostatgv.sentiweb.fr/) qui tient compte de la variabilité connue entre les variables microbiologiques, zootechniques, et physiologiques des animaux. Elle considère aussi une possible réduction des effectifs due, par exemple, à des mises-bas difficiles, à des problèmes individuels de santé ainsi qu'aux critères de choix pour le renouvellement du troupeau. Le nombre total d'animaux nécessaires au projet est également basé sur des données publiées par Wallace et al., en 2019 (Science advances 5:eaav8391. http://doi.org/10.1126/sciadv.aav8391).
Raffinement
Tous les animaux seront hébergés sur une aire paillée. Des disques à mordiller seront suspendus. Afin de limiter le stress de contention, les prélèvements seront réalisés par du personnel qualifié à l’aide de matériel de contention adapté aux ovins et auquel les animaux sont habitués. Les prélèvements de contenu digestif (ruminal et fécal) et de sang se feront successivement lors de la même contention, afin de réduire au maximum le temps de contention de chaque animal. Une action de renforcement positif (une poignée de concentré) est réalisé après la contention. Les animaux feront l’objet d’une surveillance particulière au moment des prélèvements et après ceux-ci. Les prélèvements de lait se feront lors du contrôle laitier, sans manipulation supplémentaire de la brebis. Au moindre problème, l’animal est soigné et retiré du projet si c'est nécessaire.
Choix des espèces
Parmi les ruminants d'élevage, les ovins laitiers sont importants d'un point de vue alimentaire pour l'Homme mais aussi économique pour les éleveurs. Le recours aux ovins est donc pertinent pour cette étude. L'étude de l'implantation et du maintien des microbiotes nécessite l’utilisation d’agneaux après la naissance avec des prélèvements tout au long de leur vie et pendant les moments clés (naissance, sevrage, mise à la reproduction, mise-bas, production).