Mammifères "de rente"
Détermination de la fenêtre temporelle optimale pour l’observation du manganèse dans le cerveau d’ovin
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Jusqu'à 20 brebis subissent trois anesthésies générales en quatre ou cinq jours, de deux heures trente pour la première et de deux heures pour les suivantes, afin de passer des IRM après une injection de manganèse dans la cavité abdominale. Ces procédures impliquent un niveau de souffrance modéré, et six brebis seront anesthésiées une quatrième fois, 22 jours après l'injection. Le porteur prévoit 20 brebis plutôt que 12 "pour pallier les pertes éventuelles liées aux longues anesthésies successives". Parmi les effets néfastes, il cite un stress lors des manipulations, un hématome possible à la jugulaire et la neurotoxicité du manganèse à forte dose chez l'humain. Toutes sont tuées sous anesthésie après les acquisitions, le porteur écrivant qu'il ignore combien de temps le manganèse reste dans leur organisme.
Objectifs
L’objectif est de mettre en place la technique d’Imagerie par Résonnane Magnétique du manganèse in vivo à l'échelle du cerveau entier chez l’ovin. Les propriétés paramagnétiques du manganèse (Mn2+) permettent son utilisation comme agent de contraste pour l'IRM (MEMRI : IRM du ManganEse). C’est un composé qui pénètre et s'accumule dans les neurones actifs, donc sa concentration intracellulaire est le reflet direct de l'activité neuronale. Cette technique permet de visualiser les changements du cerveau en réponse à des stimulis. La dynamique du Mn2+ (biodisponibilité, pharmacocinétique) dépend de l'espèce, il est donc nécessaire de réaliser des mises au point sur le cerveau d’ovin. Une première expérience pilote a été réalisée sur 5 animaux ; cette expérience nous a permis de déterminer la dose minimale de Mn2+ à utiliser. Nous avons également observé les zones de diffusion du Mn2+ 24h post administration. Il est nécessaire de compléter et d’affiner ces résultats, notamment en analysant des points de cinétique qui manquent à notre analyse : les temps 48, 72 et 96 heures post-administration de manganèse. Dans le cadre de cet avenant, nous souhaitons réaliser l’acquisition d’images IRM supplémentaires pour 6 animaux à 1 temps long, à 22 jours post administration de manganèse. Pour cela, six brebis seront donc anesthésiées 1 fois de plus, à distance de leur dernière anesthésie.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d’établir la fenêtre temporelle optimale pour l’acquisition du meilleur contraste en IRM MEMRI. Après injection, la concentration du manganèse augmente graduellement dans les tissus du cerveau, puis sa détection atteint un plateau, persiste pendant plusieurs heures et ensuite décroit. C’est la fenêtre correspondant au plateau qu’il s’agit de déterminer chez l’ovin. Une fois cette fenêtre temporelle définie, nous pourrons réaliser les expériences d’IRM fonctionnelle. Les mises au point des conditions de dose et temps dans cette expérimentation préliminaire bénéficieront à des appels à projet ultérieurs. Ce projet est une étape clé dans la mise en œuvre des études d’IRM fonctionnelle chez les ovins en utilisant une approche MEMRI par réhaussement de manganèse.
Procédures
Entre 12 animaux et 20 animaux subiront les gestes techniques, 20 est un nombre maximal prévu pour pallier les pertes éventuelles liées aux longues anesthésies successives. Les animaux subiront 3 anesthésies sur une durée de 4 jours pour 6 à 10 animaux maximum, et 5 jours pour 6 à 10 animaux maximum, pour passage à l'IRM. La 1ère anesthésie durera 2h30, les 2 autres 2h. Ils recevront également une injection intra-péritonéale sous anesthésie générale. Ils subiront 3 injections par voie intraveineuse à la jugulaire pour induire les anesthésies (durée totale contention comprise d'une minute).
Impact sur les animaux
Bien qu’il soit un élément nécessaire au bon fonctionnement de l’organisme, le manganèse est cependant neurotoxique à forte dose. Chez l’homme, il provoque maux de tête, insomnies, pertes de mémoire, instabilité émotionnelle, dystonie, tremblements, troubles du langage et des troubles de la marche. Pour chaque anesthésie les animaux pourront subir un stress lors de la manipulation. Un hématome peut apparaître lors de l’induction de l’anesthésie par voie intraveineuse.
Devenir
A la suite des acquisitions, tous les animaux seront mis à mort toujours sous anesthésie générale. En effet, ils ne pourront pas être réutilisés car nous ne savons pas combien de temps le manganèse reste dans l'organisme des animaux.
Remplacement
Cette étude d‘imagerie cérébrale permettant de déterminer la fenêtre d’acquisition optimum pour obtenir le meilleur contraste IRM ne peut être réalisée qu’in vivo. Il est en effet impossible d’étudier ou de reproduire ces expériences in vitro et encore moins in silico. Ce projet est un prérequis pour développer l’approche d’imagerie MEMRI qui permettra, ultérieurement, de mettre en place des projets longitudinaux, avec des nombres restreints d’animaux expérimentaux.
Réduction
Ce projet, qui concerne 12 animaux expérimentaux (20 animaux maximum) est nécessaire car il complétera et affinera les résultats obtenus lors d’une précédente expérience. L’évolution temporelle de la concentration de Mn2+ dans le cerveau d’ovins a été déterminée 24h, 72h et 120h après son administration. Les points 48h et 96h n’ont pas été étudiés et sont indispensables pour déterminer la fenêtre d’acquisition optimum pour obtenir le meilleur contraste. Nous avons planifié l’expérience de manière à acquérir des images IRM à deux temps post-administration de Mn2+ pour chaque animal, ce qui réduit considérablement le nombre d’animaux. Nous pensons qu’avec 4 temps d’analyse post-administration de Mn2+ et 6 animaux (10 animaux maximum) par temps (6 animaux imagés aux temps 24h et 72h et 6 animaux imagés aux temps 48h et 96h post-administration de Mn2+), la disponibilité du manganèse dans le cerveau des ovins au cours du temps pourra être modélisée par un ingénieur expert en pharmacologie. La taille de nos effectifs (6 individus par traitement expérimental) nous permettra de réaliser des analyses statistiques. Le choix des tests dépendra de la distribution des données et de l’homogénéité des variances (tests paramétriques ou non paramétriques).
Raffinement
Pour limiter les stress liés à la manipulation des brebis, les 12 brebis (20 maximum) seront regroupées pour rester ensemble toute la durée de l’expérience et former ainsi un groupe social stable. Deux semaines avant les expériences, les manipulateurs iront quotidiennement approcher les brebis, les toucher et évoluer parmi elles pour établir un contact et lors de chaque visite, nous leur donnerons à chacune une poignée de granulés comme renforcement positif, ce qui participera à leur habituation. Nous n’avons pas observé d’effet néfaste de l’administration intra péritonéale de manganèse à la dose utilisée lors de l’expérience pilote, néanmoins, les brebis feront cette fois aussi, l’objet d’une surveillance accrue dans la période qui suivra l’administration de Mn2+, et ce jusqu’à l’anesthésie pour l’imagerie suivante. Au cours de cette période, l’apparition de tremblements, les difficultés de déplacement, la prise alimentaire seront particulièrement surveillés. Nous serons attentifs à la survenue de signes de mal être (position des oreilles, port de la tête, prostration). Dans le cas où de tels signes apparaitraient, un traitement analgésique sera administré. Nous avons opté pour une administration sous endoscopie du manganèse qui permet de nous assurer de la qualité de l’injection en intrapéritonéale ainsi que de la progressivité de l’injection : sous anesthésie générale, nous pouvons adopter une vitesse d’injection réduite susceptible de limiter l’apparition d’effets indésirables. Les animaux expérimentaux seront maintenus dans des conditions adaptées aux herbivores, litière de paille et foin ad libitum. Ils seront manipulés dans le calme par des agents expérimentés. Les animaux arriveront sur la plateforme 3 jours avant le début de l’expérimentation, pour s’habituer à l’environnement. Avant l’anesthésie, et pour réduire la météorisation et assurer quand même leur confort, ils auront accès à du foin de bonne qualité en quantité limité avec abreuvement adlibitum. Les brebis seront maintenues sous O2 à la fin de chaque anesthésie pour améliorer la qualité et la rapidité du réveil. Dès que l’animal présentera les premiers signes de déglutition ou de clignement des paupières, il sera extubé.
Choix des espèces
L’espèce ovine sera utilisée dans ce protocole car cette approche d’imagerie MEMRI sera utilisée pour étudier les circuits cérébraux impliqués dans les interactions sociales et sexuelles dans cette espèce. Un lot homogène de brebis de 18 mois sera utilisé, car nous souhaitons que cette approche soit validée dans les conditions où les animaux ont terminé leur développement. Dans un premier temps, cette approche sera développée chez les brebis car ce sont elles qui sont présentes majoritairement en élevage. Elle sera ensuite transférable (dose de MnCl2+ et temps de diffusion de manganèse jusqu’à la phase plateau) chez les béliers. Un essai avec quelques individus sera réalisé plus tard pour la validation chez les mâles. Aucune différence dans la distribution cérébrale du manganèse dans le cerveau entre les mâles et les femelles n’est cependant attendue.
Elaboration de solutions pour accélérer la réduction des émissions de méthane entérique dans les élevages de bovins.
- Protection de l’environnement
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
96 vaches vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger, puis gardées en vie et replacées dans le troupeau. Sur neuf mois de stabulation et de pâturage, chacune est immobilisée au cornadis pour neuf prises de sang à la veine caudale et des prélèvements de fèces par fouille rectale, en moins de dix minutes par manipulation. Le porteur annonce comme bénéfice une réduction de 30 % des émissions de méthane digestif des ruminants d'ici 2030, alors que le projet produit des mesures destinées à une base de données nationale et à la validation de modèles de prédiction. Il présente les prédicteurs mesurables sur le terrain comme un moyen de réduire à terme les contraintes imposées aux animaux non-humains utilisés en expérimentation.
Objectifs
L’objectif de ce projet est de contribuer à la création d’une base de données nationales incluant des données phénotypiques de bovins de methane entérique obtenues avec un outil de mesure de reference commun à tous les partenaires du projet, et des prédicteurs des émissions de methane (spir fécale, abondance naturelle isotopique, …). Les prédicteurs issus des matrices prélevées sur les animaux du projet permettront de valider les modèles de prediction construits.
Bénéfices attendus
Les bénéfices du projet est d’ordre environmental en réduisant de 30% les émissions de methane issues du tube digestif des ruminants d’ici 2030. Le methane contribue à hauteur de 50% aux émissions de gaz à effet de serre à l’échelle d’une ferme.
Procédures
Au cours des 9 mois d'expérimentation (stabulation et pâturage), les animaux seront soumis à 9 reprises à des prélèvements de sang. L'ensemble de la manipulation avec prélèvements (contention + prélèvement) sur un animal durera moins de 10 minutes.
Impact sur les animaux
Différents prélèvements peu invasifs sont prévus tout au long de l'essai pour caractériser la réponse physiologique, métabolique et digestive des vaches. Il s'agit notamment de prises de sang, effectuées à la veine caudale, de prélèvements de fèces par fouille rectale. Ces prélèvements seront réalisés au cornadis et sont susceptibles d'induire de l'inconfort pendant la manipulation, qui sera toutefois effectuée par du personnel compétent et habitué à ces procédures. La fréquence de prélèvements sera limitée au minimun nécessaire soit 1 prelèvement de chaque matrice en simultané sur le même animal lorsqu’il est au cornadis toutes les 3-4 semaines.
Devenir
Les procédures mises en oeuvre sur les animaux étant de classe légère, les animaux seront gardés en vie et replacés dans le troupeau à la fin de l'expérimentation.
Remplacement
Les expérimentations porteront sur la réponse individuelle zootechnique (ingestion, croissance) et digestive (émissions entérique de méthane, paramètres fermentaires et microbiens) des bovins (vaches allaitantes avec leur veaux) conduits en stabulation ou au pâturage. La mise en place des prédicteurs issus de matrices faciles d’accès sur le terrain pour une utilisation à grande échelle contribue à réduire les contraintes des animaux expérimentaux.
Réduction
D'un point de vue statistique, un calcul de puissance sur la base de données acquises dans de précédentes expérimentations portant sur les émissions de méthane entérique a permis de calculer un nombre minimum d'animaux nécessaire pour pouvoir mettre en avant des différences de réponses zootechniques d'une part et en terme d'émissions de méthane entérique. Afin de ne pas remettre en cause la validité statistique des tests prévus, un effectif de minimum 22 vaches par lot est nécessaire. Pour pallier quelque éventuel problème pouvant affecter le nombre d'animaux (impossibilité de réaliser un prélèvement, maladie...) à inclure dans les analyses qui suivront l'expérimentation, nous recruterons deux lots de 28 vaches.
Raffinement
Les conditions de logement des animaux en stabulation répond aux exigences réglementaires et va même au-delà grâce à des équipements pemettant un confort optimum des vaches (matelas, brosses) et un suivi fin de leur santé et de leur bien-être (outils d'élevage de précision). Lors de la saison de pâturage, les animaux seront logés en extrieur, ce qui correspond à leur besoin "normal", tout en leur assurant un confort optimal. Le recours a des procédures faiblement invasives, mises en oeuvre par du personnel formé et habitué à ces prélèvements, assure que ceux-ci se feront dans les meilleures conditions possibles pour les animaux. En cas de souffrance ou de douleur prolongée à l'issue des prélèvements, les animaux concernés recevront un analgésique en vue d'en atténuer l'intensité.
Choix des espèces
L’objectif de l’Union Européenne de réduire de 30 % les émissions de méthane d’ici 2030, puis d’atteindre la neutralité « carbone » en 2050, nécessite de faire porter les efforts sur l’ensemble des gaz à effet de serre et des secteurs d’activités. En France, l’agriculture représente 19% des émissions de gaz à effet de serre dont près de la moitié provient des élevages bovins lait et viande. Les émissions de méthane entérique, coproduit de la digestion de la cellulose par les ruminants, représentent environ 50% des émissions de gaz à effet de serre d’une exploitation bovine. Le méthane entérique des bovins représente donc près de 5% des gaz à effet de serre totaux français. Les élevages bovins lait et viande sont ainsi confrontés aux objectifs de décarbonation des activités.
Caractérisation des performances des porcs en finition en plein air; expérimentation en milieu contrôlé
- Conservation des espèces
- Protection de l’environnement
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
- Bien-être animal
Deux prises de sang et huit prélèvements de salive, un par semaine, sont pratiqués sur des porcs de six à huit mois élevés en plein air ou en claustration pour comparer la qualité de leur viande. 48 porcs vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance léger. Le projet est déclaré au titre de la protection de l'environnement, de la préservation des espèces et du bien-être des animaux non-humains, et le porteur décrit le plein air comme un raffinement des conditions d'hébergement qui laisse les porcs exprimer leur comportement de fouisseur. Tous sont ensuite transportés à l'abattoir public, où ils sont abattus et découpés.
Objectifs
Les propriétés des viandes de porc résultent des nombreux effets tout au long de la chaine d’élaboration « de la ferme à la table ». Pour contribuer à l’élaboration d’aliments de qualités supérieures, le projet vise à évaluer les qualités intrinsèques (e.g. nutritionnelles, sensorielles, sanitaires…) et extrinsèques (e.g. impacts environnementaux) des viandes de différents systèmes d’élevage. Un total de 48 porcs seront étudiées et élevées dans des systèmes contrastés (claustration, alimentation à base de concentré ou de ressources locales ; extensif avec alimentation à base de ressources locales). L’ensemble de la chaîne d’élaboration est considéré, en évaluant les effets du système d’élevage sur les performances zootechniques, la composition biochimique et les propriétés technologiques et nutritionnelles des viandes porcines, les propriétés sensorielles, les concentrations en composés néoformés toxiques dans la viande cuite, les impacts environnementaux de la production de viande porcine dans le contexte local et le développement d’une approche intégrative analysant conjointement ces différentes propriétés de qualité.
Bénéfices attendus
Le projet permettra d’acquérir des nouvelles connaissances scientifiques et techniques sur les qualités de viande porcine en fonction du système d’élevage et les effets du pâturage de porcs lourds sur l’apport des déjections orcine dans l’enrichissement du sol, le niveau optimal de rotation pour éviter le tassement du sol, la gestion de l’enherbement et la réduction du travail du sol pour la plantation de végétaux (canne-à-sucre dans cette expérimentation). A long terme, le projet permettra de consolider les informations permettant d’identifier des itinéraires techniques viables sur le plan économique et environnemental.
Procédures
Les porcs seront soumis à des prélèvements sanguins: fréquence : 2 (début et fin d’expérimentation, espacés de 2 mois); des prélèvements de salive: fréquence : 8 (une fois par semaine pendant 8 semaines)
Impact sur les animaux
Effets prévus sur les animaux : - Stress lié à l’élevage en plein air : les porcs peuvent être stressées par une température ambiante élevée en milieu extérieur : les abris permettront de limiter le stress lié à la température ambiante et les bains de boue, naturellement mises en place par les porcs, seront favorisés en augmentant artificiellement (par arrosage) la surface liée au bain de boue. La surface de pâture est suffisante et au-delà des normes. Nuisances en lien avec les prélèvements sanguins et salivaires : les prélèvements sanguins et salivaires sont réalisés par des techniciens expérimentés en moins de 2 minutes.
Devenir
A l'issue de chaque procédure, les animaux sont tous abattus dans les conditions réglementaires d'abattage (transport à l’abattoir public dans un véhicule adapté et abattage et découpe réglementaire respectant la chaîne du froid).
Remplacement
L'utilisation de l'animal est nécessaire pour documenter sur les performances d’élevage en plein air en comparaison avec l'élevage conventionnel en bâtiment et les qualités de viande.
Réduction
Le nombre d'animaux a été déterminé en fonction des surfaces de pâture disponibles et en minimisant le chargement des porcs pour éviter les pollutions par les rejets azotés (à titre indicatif, le chargement de l’expérimentation correspond à 14 porcs/ha/an alors que la norme est de 90 porcs/ha/an). Le nombre d'animaux en bâtiment a été limité au nombre minimal pour avoir une comparaison statistique robuste avec moyenne et écart-type et représentatif des lignées disponibles. Par ailleurs, des collectes non invasives de salive pourraient remplacer à terme les dosages sanguins, en fonction de la corrélation entre les dosages salivaire et sanguin.
Raffinement
Les conditions d'hébergement sont raffinées par le fait même que les animaux soient en plein air (hormis pour les phases hors-sols qui respecte les normes d’élevage en vigueur), ce qui permet aux animaux d’exprimer leur comportement naturel de fouineur-fouisseur. Les manipulations seront réalisées par du personnel de l'Etablissement Utilisateur agréé, et ayant les compétences nécessaires pour l'expérimentation animale. Surveillance et points limites adaptés : l’état de santé des animaux sera suivi quotidiennement. Le personnel technique intervenant dans l’expérimentation est sensibilisé aux signes de douleur (signes physiologiques : augmentation de la fréquence respiratoire ; température corporelle anormalement élevée ; les signes comportementaux ; apathie, décubitus prolongé, modification de vocalises ; les apparences : expression faciale ou posture inhabituelle). Dans le cas de signes de douleurs, de souffrance et d’angoisse prolongé, l’animal est isolé et soigné.
Choix des espèces
L'objectif est de caractériser les qualités de viande porcine, en vue de proposer aux agriculteurs-éleveurs des itinéraires techniques économiquement et environnementalement viables pour valoriser la race porcine locale et fournir des denrées alimentaires d’origine animale saines et favorisant le bien-être des animaux. L’espèce incluse dans l'expérimentation constitut la cible de l'étude. Les porcs sont des animaux en stade de fin d’engraissement, de 6 mois d’âge au début de l’essai et 8 mois en fin d’expérimentation.
Etude pré-clinique d’un implant cérébral dans la zone péri-tumorale d’un glioblastome, chez le miniporc.
- Recherche appliquée
- Cancers
- Diagnostic des maladies
Une tumeur de type glioblastome est induite dans le cerveau, un implant souple est posé dans la zone péritumorale au cours d'une chirurgie sous anesthésie pouvant durer six heures, puis les signaux cérébraux sont enregistrés sur animal vigile jusqu'à trois heures par jour et le sang prélevé chaque semaine. 30 miniporcs sont utilisés dans ces procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur attend une hémorragie puis un possible œdème cérébral pendant la chirurgie, un traumatisme local lié à la pose des électrodes et à l'extraction des tumeurs, une douleur modérée après l'opération et des infections aux points de suture. 26 animaux sont tués pour analyses histologiques, les 4 miniporcs restants, non implantés, pouvant être réutilisés dans d'autres projets.
Objectifs
L’objectif du projet de recherche est la vérification et la validation des performances de l’implant intracérébral innovant et de son intérêt théranostique (approche médicale visant à privilégier le développement simultané des aspects diagnostic et thérapeutique). Un verrou technologique actuel concernant les implants neuronaux et leur intérêt thérapeutique est leur capacité à pouvoir enregistrer les neurones sur le long terme. C’est en partie dû au fait que les implants actuels sont rigides, ce qui entraine une réponse inflammatoire de l’organisme forte. L’avantage du développement de notre implant souple est qu’il permet, en étant souple, d’augmenter sa biocompatibilité et de limiter la réaction inflammatoire. Nous avons eu des résultats prometteurs chez les rongeurs. Nous voulons tester la capacité de l’implant cérébral à assurer un interfaçage stable sur le moyen et long terme à l’échelle cellulaire et multi-cellulaire dans le système nerveux central au niveau cortical, chez le grande modèle. Nous voulons tester la biocompatibilité de l’implant et évaluer leur acceptation et leur intégration sur le long terme par le tissu cérébral chez le mini-porc. Cette étude comporte trois axes : - enregistrement de signaux électrophysiologiques corticaux - enregistrement de signaux électrophysiologiques péri-tumoraux - stimulation péri-tumorale : étude des effets sur les signaux électrophysiologiques péri-tumoraux La qualité des implants sera déterminée par leur capacité à assurer une bonne stabilité des enregistrements. En particulier, nous déterminerons la stabilité des formes des potentiels d’action sur des périodes de plusieurs jours.
Bénéfices attendus
Cela permettra de valider un nouveau dispositif qui peut aider les neurochirurgiens à mieux délimiter les marges tumorales, évaluer le pronostic et permettre un ajustement plus précoce du traitement dans une maladie incurable comme le GBM. Il constituera un gain significatif pour les cliniciens, les patients et les systèmes de santé. De plus, ce projet permettra comprendre mieux le fonctionnement de la zone péritumorale.
Procédures
Les animaux sont soumis à : -Procédures chirurgicales et analyse d’imagerie : sous anesthésie, donc la durée sera plafonnée à 6h, et limitée autant que possible à 2h30, afin d'assurer une récupération optimale aux animaux. Cette longue procédure permet d'évaluer un maximum de paramètres sur un seul animal et donc de réduire le nombre d'animaux utilisés ; - Les enregistrements signaux cérébraux : sur les animaux vigiles, maximum 3 heures par jour; - Les prises de sang seront effectuées 1 fois par semaine sous anesthésie avec une durée environ 2 minutes.
Impact sur les animaux
La principale nuisance attendue chez les animaux est relative à la chirurgie et à la période postopératoire. Il s’agit plus précisément de : - stress de l’anesthésie, hypothermie ; - hémorragique puis possible œdème cérébral au niveau du cerveau pendant la chirurgie ; - le traumatisme local provoqué dans le cerveau (par la pose des électrodes et l’extraction des tumeurs) ainsi que la douleur modérée en postopératoire ; - infection au niveau des points de sutures. La principale nuisance attendue sur la partie des enregistrements : l'inconfort lié à la présence des électrodes. Pour les prélèvements (sang) : stress de l’anesthésie, légère douleur possible. Une surveillance des paramètres comportementaux (anxiété, motricité, etc..) permettra de détecter les complications inattendues.
Devenir
A la fin du projet, les animaux seront euthanasiés afin de réaliser des analyses histologiques. Les animaux supplémentaires, non utilisés lors de l'implantation, pourront être réutilisés dans d'autres projets.
Remplacement
Nous avons précédemment travaillé avec des cultures cellulaires et des organoïdes, mais à ce stade de l’étude, il est nécessaire de passer à un modèle in vivo. Nous avons besoin d’étudier l’impact des mouvements in vivo sur la stabilité et la robustesse de l’implant à long terme.
Réduction
Conformément au principe des 3R, les matériaux ont été préalablement testés sur des cultures cellulaires afin de minimiser le nombre d'animaux nécessaires pour les essais in vivo. La première étude (preuve de concept) sera réalisée sur un minimum de 10 animaux, incluant 2 supplémentaires. Le nombre d’animaux a été réduit au strict minimum requis pour obtenir des données fiables concernant l’évaluation de la fonctionnalité du dispositif. Cependant, le Règlement Européen 2017/745 exige un nombre suffisant de preuves d'efficacité à travers plusieurs traitements. Le produit est considéré efficace s'il fonctionne sur 10 tumeurs. Par conséquent, une autre étude avec 20 animaux (2 supplémentaires) est envisagée afin de répondre aux exigences réglementaires.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans le respect de leurs besoins éthologiques avec des enrichissements propres à l’espèce. La température de la salle d’hébergement sera augmentée après la chirurgie. Le suivi quotidien des animaux et les pesées hebdomadaires sont assurés par le personnel technique et animalier habilité et habitué à travailler avec des porcs. Les animaux suivront également un programme de socialisation afin de réduire le stress engendré par les actes quotidiens. En cas de troubles liés au dispositif, des traitements pourront être mis en place, similaires à ceux pratiqués en médecine humaine. Tout acte douloureux ou fortement stressant sera réalisé sous sédation ou sous anesthésie (locale ou générale selon les besoins). Au cours des études, les animaux feront l'objet d'un suivi clinique, afin de détecter tout signe de mal-être ou toute anomalie physique. La surveillance est renforcée durant la période post-opératoire et en cas d’apparition de troubles. L’ensemble de ces informations sont reportées sur des fiches de suivi adaptées. Cette surveillance permet une intervention rapide 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. Quant au traitement à la ciclosporine, les animaux seront plus vulnérables aux infections. Par conséquent, un équipement de protection individuelle propre (gants, etc.) sera utilisé pour prévenir l’infection. De plus, un masquant de goût sera utilisé pour rendre le traitement plus appètent. Pendant la procédure chirurgicale, les animaux sont maintenus sous anesthésie générale avec une surveillance constante de leurs paramètres vitaux (fréquence cardiaque, pression sanguine, température...). Ceux-ci nous permettent d’apporter la nécessaire hydratation ou de fournir des antiarythmiques en cas de risque de fibrillation ventriculaire. Une fois implantés, les animaux devront être isolés dans leur enclos pour éviter la détérioration des connecteurs, ce qui rendrait les implants inutilisables et risqués. Cependant, ils pourront interagir visuellement et auditivement avec d'autres animaux dans des enclos voisins, et des jeux (ballons...) enrichiront leur environnement.
Choix des espèces
Le porc (une tumeur induite), à cause de similarités anatomique du cerveau de porc et de l’homme. Le transfert technologique de nouveaux implants chez l’homme impose des tests précliniques dans un modèle animal pertinent. Il sera nécessaire d'évaluer la biocompatibilité des implants et leur capacité à enregistrer l’activité neuronale et la stimuler électriquement de manière stable sur le long terme chez le mini-porc. En effet, ce modèle est plus pertinent que le modèle rat, car son cerveau produit des mouvements importants qui sont une des sources principales de l’instabilité des signaux chez l’homme. De plus, notre laboratoire a un modèle tumeur glioblastome développé et validé chez le minipig. Les porcs utilisés en étude sont de jeunes animaux, car la craniectomie doit être réalisée chez les miniporcs de moins de 5 mois, période pendant laquelle les sinus ne sont pas encore bien développés. Les porcs utilisés en étude sont de jeunes animaux, car la craniectomie doit être réalisée chez les miniporcs de moins de 5 mois, période pendant laquelle les sinus ne sont pas encore bien développés.
Validation préclinique chez le modèle porcin d’un dispositif électronique ingestible permettant de moduler l’activité vagale et cérébrale de manière non invasive
- Recherche appliquée
- Troubles gastrointestinaux
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
22 porcs juvéniles de 30 à 40 kg vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, chacun subissant des anesthésies générales plafonnées à six heures. Un dispositif filaire de stimulation est inséré dans le duodénum, par chirurgie ou par canule, puis les animaux passent un scanner et un électrocardiogramme, parfois deux scintigraphies gastriques à une semaine d'intervalle ou une imagerie cérébrale de deux heures trente. Tous sont tués à l'issue, le porteur indiquant qu'il n'est pas possible de les remettre dans le circuit d'élevage pour la consommation humaine. Le bénéfice décrit reste une étape intermédiaire : valider un prototype filaire, pour envisager plus tard un dispositif ingestible autonome, lui-même préalable à un éventuel usage chez l'humain.
Objectifs
De nombreuses pathologies d’origine nutritionnelle ou digestive font état d’anomalies de communication au niveau de l’axe intestin-cerveau, comme en contexte d’obésité, de gastroparésie ou de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. Le nerf vague joue un rôle majeur dans cette communication entre organes et différentes approches thérapeutiques invasives ont déjà été envisagées pour stimuler le nerf vague, comme la stimulation électrique avec implantation d’électrodes et de stimulateur par voie chirurgicale. L’objectif de cette étude préclinique est de tester un dispositif électronique ingestible qui serait capable de parvenir au niveau de l’intestin et de s’y déployer pour stimuler les neurites (terminaisons nerveuses) des villosités intestinales, modulant ainsi l’activité du nerf vague, par voie de conséquence la vitesse de vidange gastrique (la stimulation du nerf vague permettant de détendre le sphincter pylorique et d’accélérer la vidange gastrique) et in fine les réponses cérébrales, notamment à une stimulation alimentaire gustative sucrée. Dans la présente étude pilote, un prototype filaire du dispositif sera testé chez le modèle porcin afin de valider les effets de la stimulation opérée par ce dispositif au niveau de l’activité du nerf vague, de ses effets au niveau gastrique et cérébral.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de valider l’efficacité d’un premier prototype filaire capable de moduler l’activité vagale, la vidange gastrique et les réponses cérébrales par stimulation des neurites au niveau de l’intestin. Une fois cette preuve de concept obtenue, permettant de disposer de paramètres de stimulation efficaces, un futur projet pourra être envisagé cette fois avec un dispositif ingestible capable de se déployer de manière autonome dans l’intestin grêle, donc sans nécessité d’implantation chirurgicale. Cette solution représenterait une alternative non invasive en comparaison des autres techniques de stimulation vagale existantes, facilement implémentable et modulable en fonction des patients. En fin de vie ou d’action, le dispositif ingestible final sera excrété par voie naturelle via les fèces.
Procédures
Quatre animaux permettront de déterminer la meilleure stratégie pour implanter le dispositif de stimulation filaire : 1) la stratégie la moins invasive, privilégiée, correspond à l’insertion préalable du dispositif filaire sous anesthésie générale ; 2) la stratégie alternative, choisie si le dispositif ne peut pas rester longtemps en place, nécessite l’implantation d’une canule duodénale permettant l’insertion du dispositif le jour des mesures. Une fois le mode d’insertion choisi, 4 à 6 nouveaux animaux seront implantés avant d’être soumis à une imagerie anatomique CT-Scan (rayons X) et un enregistrement électrocardiographique (ECG) sous anesthésie générale pour repérer le dispositif dans le duodénum et évaluer l’effet de la stimulation sur l’activité vagale (intervention unique de 1h30 à 2h). Si aucun effet n’est observé durant l’ECG, les animaux seront soumis à 2 scintigraphies gastriques à une semaine d’intervalle, afin d’évaluer indirectement l’effet de la stimulation sur l’activité vagale en évaluant le temps de vidange gastrique après un repas test radiomarqué (interventions de 2h à 2h30). Sur 9 à 12 animaux différents, une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle cérébrale sera réalisée sous anesthésie générale une semaine après l’intervention chirurgicale, afin d’évaluer l’effet de la stimulation sur l’activité cérébrale et les réponses cérébrales à une stimulation gustative sucrée (intervention de 2h à 2h30).
Impact sur les animaux
Douleur, lésion physique ou gêne après intervention chirurgicale. Stress psychosocial léger du fait de l’hébergement en cages individuelles, même si les animaux ont toujours des contacts visuels et auditifs avec des congénères. Stress psychosocial léger au début de l’habituation au hamac de contention, si l’option de réaliser des scintigraphies gastriques est retenue.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à l'issue de chacune des étapes du projet. Il n'est en effet pas possible de conserver ces animaux ni de les remettre dans le circuit d'élevage pour une consommation humaine ultérieure. Par ailleurs, des prélèvements intestinaux sont susceptibles d'être réalisés après la mise à mort afin de vérifier l'absence d'inflammation au niveau du site de fixation du dispositif de stimulation.
Remplacement
Les objectifs de ce projet sont de valider les effets d’un prototype de dispositif médical capable de stimuler le nerf vague via les terminaisons nerveuses intestinales et de moduler l’activité cérébrale, notamment en réponse à des stimuli alimentaires comme une stimulation sucrée. Ce dispositif doit impérativement être testé sur un modèle in vivo pertinent avant de l’optimiser et de l’appliquer à une étude clinique chez l’humain. Le porc est un animal de référence pour l’expérimentation médicale en chirurgie, gastroentérologie, nutrition et neurosciences. Son système digestif, son anatomie et sa physiologie générales sont proches de ceux de l’humain. De plus, de très nombreuses études ont été publiées sur ce modèle dans le domaine de l’imagerie cérébrale, notamment par notre équipe qui est un des leaders sur le sujet.
Réduction
Quatre animaux sont un strict minimum nécessaire pour tester les deux stratégies d'insertion du dispositif de stimulation, chaque animal représentant son propre contrôle lors des mesures ECG et de vidange gastrique. Comme précédemment validé et publié, un effectif d’environ 8-9 animaux représente le minimum nécessaire pour observer des différences significatives entre groupes ou traitements expérimentaux dans le domaine de l’imagerie cérébrale par IRMf, mais nous avons décidé d’inclure 12 animaux afin de garantir une puissance statistique satisfaisante tout en palliant d’éventuels imprévus.
Raffinement
Les techniques d’anesthésie et de chirurgie employées utilisent des appareillages de pointe et seront réalisées par un chirurgien spécialiste de la chirurgie gastrointestinale chez l’humain et de la chirurgie expérimentale sur modèle porcin, avec l’aide de personnels compétents en anesthésie et analgésie porcine. Le suivi et l’analgésie post-opératoires des animaux seront effectués par des personnels compétents de manière à réduire la douleur et la souffrance des animaux. Toutes les interventions chirurgicales seront réalisées sous anesthésie générale et respecteront la charte nationale d’éthique sur l’expérimentation animale. Les scintigraphies gastriques ne seront réalisées qu’en l’absence d’effet au niveau de la variabilité du rythme cardiaque enregistrée via ECG. Cette mesure est non invasive, réalisée sur animaux vigiles préalablement habitués au hamac de contention avec des récompenses alimentaires. Des points limites et critères d’arrêt des souffrances et de l’expérimentation ont été précisément définis, prenant en compte des indicateurs de bien-être général et d’éventuelle souffrance physique post-opératoire non résolue par l’usage d’analgésique, notamment grâce à l’utilisation quotidienne d’une grille de notation dédiée à l’espèce porcine.
Choix des espèces
Le porc est le modèle gros animal de référence pour l’expérimentation médicale. Son système digestif, son anatomie et sa physiologie générales sont proches de ceux de l’humain. Par ailleurs, son cerveau est gyrencéphale, c’est-à-dire qu’il est doté de circonvolutions comme chez les primates, et est d’une taille relativement importante, ce qui permet la réalisation d’imagerie cérébrale fonctionnelle avec les mêmes machines (e.g. IRMf) que chez l’humain. Enfin, le porc est omnivore et présente une préférence spontanée pour la saveur sucrée, qui sera notamment étudiée en imagerie cérébrale dans le cadre de ce protocole de recherche. Porcs juvéniles de 30 à 40 kg, de race Large White x (Piétrain x Landrace) pour les tests sur l'implantation du dispositif (N=4). Miniporc Yucatan jeunes adultes (12 mois) pour les étapes 1 et 2 d'exploration des effets de la stimulation sur l'activité vagale et cérébrale (N=18).
Renforcer l’immunité innée dans les poumons des porcs pour lutter contre la grippe porcine
- Recherche appliquée
- Maladies animales
- Recherche fondamentale
- Système respiratoire
23 porcelets âgés de quatre semaines vont être utilisés, 15 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 8 un niveau modéré, tous tués pour des lavages broncho-alvéolaires et des prélèvements de poumons. Ils subissent une intubation pour une administration intratrachéale sous anesthésie, une nébulisation, jusqu'à quatre prises de sang et quatre écouvillons sous sédation, et une inoculation du virus de la grippe porcine qui provoque fièvre, toux et écoulement nasal. Le porteur décrit l'infection grippale du porc comme "pas très grave" et prévoit un renforcement positif à base de fraises tagada ou de pop-corn. Les bénéfices annoncés visent d'abord la filière, avec une production de viande qualifiée de "responsable, durable et rentable", la protection de la santé humaine venant ensuite.
Objectifs
La filière porcine est confrontée à un nombre croissant de défis, dans la perspective d'une production alimentaire durable et sûre. La lutte contre la grippe porcine est très difficile car les vaccins contre la grippe ne parviennent pas à conférer une immunité protectrice. La stimulation par la flagelline, un agoniste spécifique du système immunitaire inné respiratoire, est apparue comme une stratégie alternative pour favoriser la résistance aux maladies. Nous avons précédemment montré que l'administration de flagelline par voie systémique stimule les défenses immunitaires innées antibactériennes et antivirales de l'hôte dans les voies respiratoires. De plus, nous avons montré un effet protecteur de la flagelline dans un modèle d'infection de la grippe chez la souris, ce qui suggère que la flagelline pourrait également être efficace contre la grippe chez le porc. Cet effet bénéfique pourrait être attribué à son activité pro-inflammatoire et à un effet positif sur la maturation des cellules immunitaires résidentes. Nous proposons une approche de biologie systémique dans laquelle nous combinerons plusieurs nouvelles techniques (séquençage, imagerie confocale...) pour déchiffrer la complexité des réponses du porc aux infections par la grippe et les mécanismes de protection induits par la flagelline. Nous apporterons d'abord la preuve de concept que l'administration de flagelline protège contre la grippe porcine. Ensuite, nous identifierons les déterminants génétiques impliqués dans la réponse de l'hôte à la grippe et responsables de l’effet de la flagelline, et nous utiliserons des approches de machine learning pour produire un algorithme prédisant la susceptibilité des cellules à l'infection. Cette approche servira à développer des thérapies plus sûres et plus efficaces pour combattre la grippe porcine. Les résultats seront partagés avec les acteurs industriels pour assurer un transfert efficace.
Bénéfices attendus
Notre projet utilise une nouvelle stratégie pour stimuler le système immunitaire des porcs afin de lutter contre la grippe porcine. Cela répond aux besoins de la société en terme d'avoir une production de viande responsable, durable et rentable. Nous allons: • Montrer que la flagelline peut protéger les porcs contre la grippe porcine. • Étudier comment la grippe porcine affecte les cellules des poumons des porcs et comment la flagelline peut aider à renforcer leur immunité. • Trouver de nouvelles façons de combattre la grippe porcine en identifiant des voies moléculaires qui pourraient être ciblées par de nouveaux médicaments. • Développer des outils informatiques pour mieux comprendre comment les porcs réagissent à la grippe porcine et pour prédire leur susceptibilité à l'infection. Cette approche permettra de mieux prévenir la propagation de la grippe porcine et d'améliorer la santé des porcs, ce qui est important pour une production de viande durable et responsable. De plus, il est important de noter que la grippe porcine est une maladie zoonotique, ce qui signifie qu'elle peut se transmettre des animaux aux humains. En étudiant la grippe porcine et en développant de nouvelles méthodes pour la combattre, nous serons mieux préparés à faire face à une éventuelle vague de grippe porcine. Cela peut aider à prévenir une épidémie et à protéger la santé publique. En fin de compte, en améliorant la santé des porcs, nous améliorons également la santé des humains.
Procédures
Pendant la première expérimentation, nous utiliserons 8 animaux qui subiront : 2 prélèvements sanguins, sur animaux vigiles sédatés, 2 tubes de 5 mL, 2 min et 1 Nébulisation sur animaux anesthésiés, 30 minutes. Dans la deuxième expérience, nous utiliserons un total de 15 animaux qui subiront : Une intubation pour réaliser une administration en intratrachéale sur animaux anesthésiés puis une nébulisation 1 heure après, 1h30 ; 4 prélèvements sanguins sur animaux sédatés, 2 tubes de 5 mL, 2 min et 4 Ecouvillons sur animaux sédatés, 2 min.
Impact sur les animaux
Des expériences antérieures suggèrent que les animaux peuvent avoir une légère baisse de température après avoir récupéré de l'anesthésie et de la nébulisation de flagelline. Pour les animaux inoculés avec de la grippe ; on s'attend à ce que les animaux développent de la fièvre (mais pas trop sévère) pendant quelques jours, elle peut persister jusqu'à la fin de l'expérience (3 jours). Les symptômes typiques de la grippe porcine sont de la fièvre, de la toux, de l'écoulement nasal et des éternuements.
Devenir
Les animaux à la fin de la procédure seront tous euthanasiés pour réaliser des lavages broncho-alvéolaires et différents prélèvements des poumons.
Remplacement
L'étude de l'effet de la flagelline comme thérapie dans le cas d’une infection grippale ne peut être effectuée en utilisant uniquement des lignées cellulaires in vitro. La réponse immunitaire présente un comportement complexe et dynamique qui dépend non seulement de la réponse des cellules épithéliales des voies aériennes, mais aussi de son interaction avec un grand nombre de cellules immunitaires (neutrophiles, macrophages, cellules dendritiques, cellules T ...). En outre, la clairance de l'agent pathogène dans les voies aériennes dépend de cette réponse immunitaire, mais aussi du transport mucociliaire. Cette complexité rend presque impossible d'imiter la réponse à la flagelline in vitro. Pour ces raisons, l’utilisation des lignées cellulaires ne peuvent pas reproduire la complexité de la réponse immunitaire in vivo qu’implique une interaction entre différents types de cellules.
Réduction
Nous utilisons le nombre minimum d'animaux qui peut nous donner un résultat scientifiquement valable. Pour la première expérimentation qui implique l'étude de l'effet pro-inflammatoire de la flagelline dans les poumons, nous utiliserons 4 porcs pour le groupe traité et 4 porcs pour le groupe de contrôle. Bien que le nombre d'animaux ne soit pas très élevé pour montrer l'effet de la flagelline, nous utiliserons une technologie qui peut être utilisée pour étudier la réponse immunitaire des cellules des voies respiratoires des porcs à l'infection par la grippe, en analysant l'expression de gènes dans chaque cellule individuelle. Cette technique permet de recueillir une grande quantité de données à partir d'un seul porc, ce qui peut réduire le nombre total d'animaux nécessaires pour obtenir des résultats fiables. Pour la deuxième expérimentation, des expériences précédentes réalisées chez les souris ont montré que 6 animaux par groupe expérimental suffisent pour observer un effet significatif de la flagelline sur la charge virale. Pour cette raison, nous utiliserons 6 porcs par groupe.
Raffinement
Des expériences et des publications antérieures utilisant des modèles expérimentaux porcins d'infection grippale montrent que l'infection grippale chez le porc n'est pas très grave. On s'attend à une légère hyperthermie quipeut être ou non associée à une toux et à des éternuements. La stimulation de la flagelline provoque une réaction inflammatoire transitoire dans les poumons (moins de 24 heures). Les porcelets seront sédatés ou sous anesthésie pour tous les actes techniques ; sous la supervision de personnel qualifié et formé. Les 8 animaux de la première expérimentation seront hébergés en groupe de 4 dans une cage de 2 m². Les 12 animaux de la seconde seront hébergés en groupe de 6 dans une cage de 4 m². Ils seront hébergés en groupe tout au long des 2 procédures. Dans chaque cage, il y aura un ballon, un nunchaku ou/et chaînes. Ils auront accès à la nourriture à volonté. Les 3 porcs témoins seront hébergés ensemble également. Une semaine d’acclimatation est prévue dans chaque expérimentation pour que les porcelets s’habituent à leur nouvel environnement. Un renforcement positif sera mis en place avec des fraises tagada ou du pop-corn. Toutes les prises de sang et écouvillons seront réalisés sur animaux sédatés.
Choix des espèces
La grippe porcine est un pathogène du porc, ce qui fait du porc l'espèce animale la plus pertinente. D'autres modèles animaux existent, comme les souris, mais pourraient produire des réponses immunitaires différentes. Les porcs seront âgés de 4 semaines à l’arrivée. A ce stade, les animaux pèsent entre 8 à 10 kg, ce qui facilite la manipulation et les anesthésies.
Evaluation de la compatibilité biologique et de l’efficacité de biomatériaux implantables dans le tissu osseux dans le modèle pré-clinique ovin.
- Recherche appliquée
- Troubles musculosquelettiques
Opérées sous anesthésie générale pendant une heure à une heure et demie pour recevoir des vis en titane dans la hanche et dans la mâchoire, 140 brebis vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont tuées à la fin du projet pour prélever les os de la mâchoire et de la hanche. Les implants testés sont des produits orthopédiques ou dentaires en cours de développement ou déjà développés mais pas encore commercialisés, et leur nombre est fixé par la norme ISO 10993. Le porteur annonce une intervention unique sans autre nuisance que le stress de contention, puis énumère œdèmes, hématomes, hémorragies mineures, toux d'irritation jusqu'à la pneumonie, douleurs postopératoires avec boiteries ou difficultés à mastiquer, et fractures au niveau des trous de forage.
Objectifs
Le développement de biomatériaux implantables destinés à l’usage médical chez l’Homme passe par une évaluation de leur compatibilité tissulaire conforme à la norme iso 10993 et de leur efficacité. Les matériaux évalués dans ce projet sont des implants osseux à usage orthopédique ou en dentisterie, soit en cours de développement soit déjà développés mais non encore commercialisés. L'objectif primaire du projet est d'évaluer la stabilisation osseuse obtenue suite à l'utilisation de ces implants dans un modèle chirurgical ovin. L'objectif secondaire est de démontrer l'efficacité de la réponse osseuse/tissulaire suite au placement de ces implants dans des os de densités différentes (donc à différentes localisations), à différents temps de la guérison osseuse. Ces implants sont généralement différents types de vis en titane.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus du projet sont le développement de nouveaux implants orthopédiques ou dentaires (ou leur validation pour mise sur le marché) permettant une cicatrisation osseuse plus rapide ou plus efficace chez l'Homme, lors de la prise en charge de fractures par exemple ou de chirurgie maxillo-faciale/dentaire.
Procédures
En dehors du stress lié à la contention, les brebis seront soumises à une unique procédure chirurgicale sous anesthésie générale consistant en l'insertion d'implants chirurgicaux (vis) dans la hanche et la machoire. La procédure chirurgicale dure de 1h à 1h30.
Impact sur les animaux
Les nuisances ou effets indésirables attendus incluent : - le stress lié à la manipulation et la contention, ainsi qu'au réveil de l'anesthésie générale, - des oedèmes, des hématomes ou des hémorragies mineures liés à l'intervention chirugicale (fréquents), - des problèmes respiratoires (de la toux d'irritation-peu fréquent- jusqu'à la pneumonie- rare-) liés à l'intubation et la ventilation lors de l'anesthésie, - des douleurs post-opératoires se manifestant soit par des boiteries, une difficulté à se déplacer (quand intervention sur les membres) ou des difficultés à mastiquer (quand intervention sur la machoire), occasionnellement - des infections de plaies, bien que rares - une fracture à partir des trous de forage des vis ou un bris d'implant bien que très rares.
Devenir
Les brebis sont mises à mort à la fin du projet afin de prélever les tissus osseux d'intérêt (machoire et hanche) pour analyses.
Remplacement
Les implants ont préalablement subi des tests biomécaniques (comme la résistance à la rupture, la dureté, l'élasticité...) in vitro. Cependant, la résistance à la corrosion et la biocompatibilité ne peuvent être évalués que dans un organisme entier. De plus, même lorsque le risque pour les patients est pressenti comme faible, cette évaluation d'efficacité et de sécurité préalable ne peut pas règlementairement être remplacée par des essais ex vivo.
Réduction
Le nombre d’implants à placer est défini par la norme ISO 10993 ou sa version américaine intitulée "FDAGLP biomaterials testing". Afin de répondre à cette norme tout en réduisant le nombre d'animaux nécessaires, nous nous sommes basés sur la littérature et des tests statistiques. Ces éléments nous ont conduit à considérer le nombre maximal de 7 individus par temps d'étude pour obtenir des résultats exploitables tout en prenant en compte le risque d'exclusion de certains animaux en raison de variations anatomiques ou de descellement d'implant.
Raffinement
Les animaux sont hébergés selon les standards de leur espèce dans une animalerie dont les paramètres d'ambiance sont contrôlés. Les brebis sont hébergées en groupes sociaux de 7 à 10 individus sur litière de copeaux de pin avec distribution de foin à volonté et pierres à sel à disposition. Une période d'acclimatation de minimum 7 jours est respectée et mise à contribution pour l'habituation des animaux à la présence et au contat de l'Homme lors du change des animaux et par la distirbution de granulés. Les interventions chirurgicales sont réalisées sous anesthésie générale volatile (dont les paramètres sont surveillés pendant toute la durée de la chirurgie), avec administration d'un antalgique de niveau 3. Cet antalgique est associé à un anti-inflammatoire. Les animaux sont installés sur un tapis chauffant tout au long de la procédure chirurgicale. Un traitement antibiotique est également effectué afin de limiter les risques d'infection aux sites chirurgicaux. Les animaux font l'objet d'une évaluation de leur comportement, de leur confort et des sites chirurgicaux a minima deux fois par jour pendant la période post-opératoire. Des points-limites précoces et adaptés ont été définis à la fois pour la période per-opératoire (suivi anesthésique et des événements chirurgicaux) et pour la période post-opératoire (état général, activité, éventuelle boiterie ou difficulté à s'alimenter ou à se déplacer) et seront appliqués.
Choix des espèces
L'espèce animale utilisée dans ce projet est celle recommandée par la norme iso 10-993 et les critères de choix des espèces sont les suivants : les ovins sont utilisés dans de nombreuses procédures impliquant une cicatrisation très longue ou des techniques chirurgicales identiques à celles utilisées chez l’Homme lorsque ces dernières ne peuvent être mises en œuvre chez le lapin. Les brebis utilisées doivent avoir un poids d'environ 70 kg pour mimer les contraintes rencontrées chez l'Homme, pour un âge moyen de 3-4 ans (adulte). Les brebis âgées de plus de 7 ans sont exclues afin d'éviter la variabilité/le biais d'une cicatrisation retardée en raison de l'âge.
Evaluation préclinique de produits de santé pour la chirurgie cardiovasculaire
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
Chiens : 100
Cochons : 600
Chèvres : 80
Moutons : 170
600 porcs, 500 lapins, 170 moutons, 100 chiens et 80 chèvres vont être utilisés pour tester des stents, des prothèses vasculaires et des valves cardiaques avant leur mise sur le marché. Chaque animal subit une implantation chirurgicale d'une à quatre heures selon la difficulté de l'accès au cœur, avec un risque d'hémorragie ou d'ischémie, parfois suivie d'une biopsie d'une heure et de séances d'imagerie dans un autre établissement. 950 sont utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, 160 dans des procédures sévères, 240 sont opérés sans jamais être réveillés, et les 1 450 sont tués pour l'examen des tissus au contact du dispositif. Le donneur d'ordre commande ces essais et s'engage à ne pas les faire refaire à l'identique, le porteur indiquant par ailleurs que la réglementation impose le recours aux animaux avant tout test clinique.
Objectifs
Ce projet vise à évaluer la tolérance (ou sécurité) ainsi que la performance (ou efficacité) des produits de santé en chirurgie cardiovasculaire (exemple : stent, prothèse vasculaire, valve cardiaque...). Ces produits destinés à être mis en contact avec le corps humain doivent être préalablement testés pour garantir le bon rétablissement des patients après chirurgie, et pour garantir leur efficacité lors de l'utilisation clinique. La réglementation exige de prouver l'efficacité des produits de santé et de réduire au minimum le risque de réactions indésirables avant de proposer un produit sur le marché. Compte-tenu de la complexité des mécanismes de régulation d'un organisme vivant, le recours au modèle animal est nécessaire pour répondre aux objectifs du projet. Certains projets nécessiteront des séances d'imagerie (scanner, IRM), qui seront externalisés dans des établissements utilisateurs partenaires disposant de l'ensemble des équipements nécessaires pour la conduite des examens.
Bénéfices attendus
Ce projet permet d'obtenir dans différents modèles animaux des données de performance et de tolérance des produits de santé en chirurgie cardiovasculaire. Ainsi, il est possible d'étudier ces produits en vue de répondre aux exigences des autorités réglementaires dans l'obtention d'une autorisation de mise sur le marché, élargissant l'offre et améliorant ainsi les chances de guérison et/ou le confort des patients.
Procédures
Pour l'ensemble des procédures, tous les animaux seront soumis à une intervention chirurgicale afin d'implanter le dispositif médical à tester (cette intervention chirurgicale peut durer entre 1h et 3h voire 4h pour les chirurgies les plus compliquée (accès au cœur par exemple). Cette intervention a toujours lieu sous anesthésie générale (chimique et gazeuse), et analgésie. L’antibiothérapie est ajoutée au cas par cas en fonction de l’invasivité de la chirurgie et des risques infectieux associés. Des prélèvements sanguins peuvent etre réalisés en cours d'étude. Ceux-ci pourront se faire sous anesthésie ou non, selon le contexte de réalisation de cet acte (en cours de chirurgie, pendant le temps de l’étude ou juste avant l’euthanasie des animaux en fin d’étude). Un prélèvement intermédiaire ou biopsie peut être réalisé en cours d'étude (durée de l'intervention estimée à 1h) afin de suivre l'évolution de la réaction des tissus au contact du dispositif. Cette intervention se fera systématiquement sous anesthésie générale (chimique et gazeuse) et analgésie. D'autres type d'interventions non douloureuses, de type scanner ou radiographies pour observer le dispositif en cours d'étude, peuvent être réalisées sous anesthésie légère (en général, en fonction de la durée de l'étude, 1 à 3 sessions d'imagerie peuvent etre envisagées en cours d'étude). Le scanner ou l'IRM seront externalisés dans des établissements utilisateurs partenaires, la durée de l'intervention est d'environ 1h pour le scanner, et 1h30 pour l'IRM.
Impact sur les animaux
Les nuisances ou effets indésirables ne pouvant être résolus par des mesures de raffinement sont, selon les procédures, la survenue d'un hématome ou oedème au niveau du site opératoire, une hémorragie (perte de sang) ou ischémie (manque de perfusion sanguine d'organes) en raison des sites d'implantation (vaisseaux, coeur...). Les douleurs post-opératoires peuvent apparaitre et seront prises en charge par des mesures de raffinement. Les nuisances attendues en lien avec les séances d'imagerie sont le transport entre les établissements utilisateurs, pouvant être une source de stress. Les animaux recevront une anesthésie fixe afin de réaliser l'imagerie, pouvant induire un stress. Du produit de contraste pourra être injecté grâce à un cathéter en intraveineux. Une légère perte de poids (non systématique) pourrait être observée dans les quelques jours suivant l'anesthésie.
Devenir
Pour répondre aux objectifs de chacune des procédures du projet, des observations post-mortem sont nécessaires. En effet, la sécurité des produits est évaluée en observant la réaction des tissus au contact du dispositif à tester, et ceci se fait par prélèvements des tissus et organes entourant le produit, afin de réaliser des analyses microscopiques (histologie notamment, qui est la meilleure méthode d'évaluation des effets locaux induit par un produit étranger à l'organisme, comme l'inflammation par exemple). De même la performance peut, elle aussi, être évaluée par des tests spécifiques sur les organes et le dispositif prélevé (exemple : tests mécaniques sur des prothèses vasculaires pour évaluer l’élasticité du greffon). En raison des objectifs des procédures de ce projet, il n'est pas possible de maintenir en vie les animaux utilisés.
Remplacement
A ce jour, il n'existe pas de méthode alternative permettant d’évaluer la performance et la tolérance locale des produits de santé cardiovasculaire, en raison des interactions complexes s'établissant entre le tissus ciblé (exemple : vaisseaux, coeur) et le dispositif lui-même. De plus, l’utilisation d’animaux est requise dans la réglementation que doivent suivre les tests précliniques sur les dispositifs médicaux, avant de pouvoir lancer les tests cliniques.
Réduction
Le donneur d'ordre demandant la réalisation de ces tests s'engage à ne pas faire renouveler à l'identique un essai déjà mené précédemment. Par ailleurs pour réduire le nombre d'animaux inclus en étude, il est possible d'utiliser un même groupe "controle" (produit dont l'effet est déjà connu), pour plusieurs groupes "test" recevant des produits à tester différents. Les études de screening précédemment citées permettent également de sélectionner un produit test qui présente le plus d'intérêt à être développé, réduisant de ce fait le nombre de tests sur des produits ayant un intérêt moindre. Les études dites "pilotes" sur quelques animaux seulement, peuvent aussi servir à orienter les choix de poursuite de développement d'un produit ou le choix du modèle expérimental le plus approprié (matériel ou abord chirurgical le plus adéquat…), avant d'entamer les études réglementaires à plus grande échelle et devant répondre aux normes en vigueur pour l'élaboration du dossier pour la mise sur le marché (nombre d'animaux minimum, durée de mise en contact minimum, etc).
Raffinement
Afin de limiter le stress des animaux, une période d’acclimatation pendant laquelle ils ne subissent aucune manipulation non indispensable est réalisée à leur arrivée dans l’établissement utilisateur. Ensuite, avant la chirurgie, une période d’habituation aux actes spécifiques est réalisée si nécessaire pour réduire l’aspect anxiogène de ces manipulations (contention, palpation, isolement, mise en place de gilets pour porter les constituants de certains dispositifs). Des enrichissements sont présents dans l’environnement des animaux (en fonction de l'espèce : jouets, plateforme de repos, augmentation de la quantité de litière…), et ces mesures sont renforcées en phase post-opératoire (ajout d’enrichissements alimentaires par exemple pour certaines espèces). La chirurgie est réalisée sous anesthésie chimique et gazeuse et analgésie (à base de morphiniques). En cas de signes de douleur et signes cliniques, le traitement adapté sera mis en place. Les animaux sont suivis de façon quotidienne sur la base des critères suivants : apparence et état général, consommation alimentaire et hydrique et transit, attitude, comportements, signes cliniques. Les signes cliniques servant de points limites sont listés dans le document joint en annexe, pour la prise de décision des mesures à mettre en place pour limiter les souffrances. Si le traitement mis en place n'a pas d'effet, l'animal est euthanasié. En phase postopératoire, le suivi est renforcé et des soins post-opératoires spécifiques peuvent être mis en place (surveillance ou réfection des pansements, désinfection des sites chirurgicaux…). En cas d’anomalie clinique, sanitaire ou comportementale, l’équipe vétérinaire assure l’examen clinique et le suivi de l’animal, afin de mettre en place une gestion adéquate de la douleur ou de l’anomalie constatée. Le risque infectieux est controlé par l'administration d'antibiotiques. Les transports des animaux vers les établissements utilisateurs partenaires (séance d'imagerie) seront organisés dans le respect du bien-être animal et de la réglementation en vigueur. Un contrôle clinique de chaque animal est réalisé par du personnel qualifié au départ et à l'arrivée. Lors des séances d'imagerie externalisées, une période de repos de minimum 1h sera respectée entre la réception des animaux et l'anesthésie et entre le réveil et le transport retour. Le risque d'hypothermie sera contrôlée grâce à la température de la salle, l'isolation du sol, les couvertures, lampes chauffantes.
Choix des espèces
L’espèce animale choisie est définie dans les textes de référence (normes). Les produits de petite taille/miniaturisés seront testés préférentiellement chez le lapin. Les produits de taille importante seront préférentiellement testés chez le chien, les ovins/caprins ou les porcins. Lorsque plusieurs espèces répondent aux critères, le choix est arbitré par la durée de l’essai (pour une étude sur le long terme, utilisation d’espèces à longue durée de vie), ainsi que sur les similarités avec l’Homme. Par exemple, le chien est une espèce communement utilisée dans certains types de test car la thrombose induite par un dispositif médical a tendance à se déclencher plus rapidement que chez l'Homme. Les ovins et les porcins sont généralement de bons modèles en raison des similarités cardiovasculaires et hématologiques avec l'Homme. Les critères pris en considération dans le choix du stade de développement sont les suivants : 1.Suivi des recommandations des textes de référence Le stade de développement est exprimé en âge ou en poids. Dans la plupart des cas, l’utilisation d’animaux adultes est recommandée. 2.Propriétés intrinsèques du produit à tester En l’absence de recommandation particulière dans le(s) texte(s) de référence et si la nature du produit le requiert, le stade de développement est pertinemment sélectionné en fonction de l'utilisation clinique du produit ou de sa taille. En l’absence d’exigence particulière, l’utilisation d’animaux au stade adulte est privilégiée. 3.Cas particulier des porcs domestiques Pas de recommandation spécifique réglementaire d’où choix d’utiliser des porcs domestiques en croissance (âgés d’au moins 8 semaines). Etant donné les conditions d’hébergement, le comportement social et la manipulation des animaux, l’utilisation de porcs domestiques en croissance est la plus appropriée dans ce projet.
Evaluation du bénéfice de l’imagerie scanner dans différents domaines thérapeutiques chez le lapin, le porc, la brebis et le chien.
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
- Troubles musculosquelettiques
Chiens : 12
Cochons : 12
Moutons : 12
Amenés depuis un autre établissement le matin et ramenés le soir même, 12 chiens, 12 porcs et 12 brebis sont anesthésiés le temps d'une séance de scanner, à laquelle s'ajoutent 12 lapins hébergés sur place. Les procédures sont déclarées d'un niveau de souffrance léger et aucun des 48 animaux n'est tué dans le cadre de ce projet. Les lapins peuvent recevoir une anesthésie par jour pendant sept jours, pour un maximum de cinq scanners corps entier ou dix scanners ciblés, avec injection possible d'un produit de contraste. L'étude sert à préparer d'autres projets, ceux qui évalueront des candidats médicaments, et à l'issue les chiens, porcs et brebis repartent vers de nouvelles procédures expérimentales, quatre lapins seulement étant proposés à l'adoption.
Objectifs
L’objectif du projet est d’évaluer la faisabilité, la plus-value et les bénéfices scientifiques et/ou éthiques (réduction du nombre d’animaux nécessaire) de l’imagerie scanner dans différents projets relatifs à des aires thérapeutiques différentes : cardio-vasculaire, maladie de l’os et du cartilage, implants, … Ainsi, ce projet servira d’étude pilote afin de tester la faisabilité de l’imagerie (répondre à la question est-il possible de visualiser et/ou quantifier l’organe/tissu cible ?) et tester différents protocoles d’imagerie (injection ou non de produit de contraste, temps d’acquisition, paramètres scanner…) permettant d’obtenir des acquisitions optimales nécessaire pour répondre à l’objectif scientifique des études principales. La réalisation de scanner pourra être réalisé sur 4 espèces en fonction des besoins scientifiques des études principales : chez le lapin, la brebis, le porc ou le chien. Les résultats obtenus permettront d’intégrer de l’imagerie scanner ultérieurement dans le cadre d’étude précliniques d’évaluation de candidats médicaments. Les études principales cités ci-dessus feront l’objet de demande d’autorisation de projet spécifique pour chacune d’entre elles. Les animaux seront fournis par un second EU. Il s'agit donc d'un projet multisite qui se déroule sur 2 EU différents.
Bénéfices attendus
Ce projet contribuera à évaluer si l’utilisation de l’imagerie scanner dans des études d’efficacité de nouveaux médicaments / d’implants, de tolérance locale, … peut-être avantageuse afin de répondre à des objectifs précis sans avoir recours à l’euthanasie des animaux à chaque délai et donc en réduisant ainsi le nombre d’animaux inclus dans ces études. Ce projet permettra également de valider l’utilisation de l’imagerie scanner en tant que méthode d’analyse précise et robuste dans les études principales d’efficacité.
Procédures
Les animaux seront soumis à 1 session d’imagerie scanner pour les porcs, brebis et chiens et au maximum 1 session d’acquisition scanner sera réalisé par jour pendant 7 jours pour les lapins (1 session d’imagerie correspond à une anesthésie mais pouvant servir à la réalisation de plusieurs acquisitions scanner dans la foulée pour tester différents paramètres). Au maximum, durant toute l’étude, 5 scanners corps entier pourront être réalisés ou 10 scanners ciblés sur une région afin de minimiser la dose d’irradiation reçue. Une session d’imagerie (anesthésie comprise) durera en moyenne entre 20 et 45 minutes (maximum 1 heure).
Impact sur les animaux
Les brebis, porcs et chiens seront transportés vigiles entre leur EU d’origine et notre EU. L’aller-retour se fera dans la même journée. Ces transports peuvent être une source de stress. Les brebis, porcs et chiens seront mis à jeun avant l’examen scanner. Les animaux recevront une anesthésie en fixe (chien, porc et brebis) ou gazeuse (lapin) afin de réaliser l’imagerie scanner pouvant induire un stress. Lors de cette même anesthésie, un produit de contraste pourra être injecté grâce à un cathéter en intraveineux. Une légère perte de poids (non systématique) pourrait être observé dans les quelques jours suivant l’anesthésie.
Devenir
Les animaux ayant simplement été utilisés pour des actes d’imagerie non invasives (n’étant pas infectés ou traités avec un traitement pouvant causer des effets secondaires à long terme), les animaux pourront être, après une période de réhabilitation, réintégrés dans une nouvelle procédures expérimentales. Pour les lapins, certains d'entre eux pourront être proposés à l'adoption.
Remplacement
Au cours de ce projet, l'objectif sera de tester la faisabilité de l’imagerie (répondre à la question est-il possible de visualiser et/ou quantifier l’organe/tissu cible ?) chez le lapin, la brebis, le porc ou le chien. Il n'existe donc pas actuellement de méthodes alternatives permettant de modéliser un corps entier ou certains organes/tissues en imagerie scanner afin de tester différents paramètres d'imagerie (paramètres scanner, injection ou non de produit de contraste, ...). L'utilisation d'animaux dans cette procédure expérimentale est donc nécessaire.
Réduction
Le recours à l’imagerie médicale par scanner (CT) permet de suivre, au cours du temps, les mêmes animaux sans avoir à les euthanasier pour réaliser des analyses histologiques par exemple. Ce projet permettra donc à terme, grâce au recours au scanner, de diminuer le nombre d’animaux inclus dans les études d’efficacité finales. L’objectif de ce projet, étant de mettre au point et de tester des protocoles expérimentaux permettant d’obtenir des images scanner exploitables pour répondre à des objectifs scientifiques d’autres projets, entre 1 et 3 animaux par étude seront utilisés (au maximum 12 lapins, 12 brebis, 12 porcs et 12 chiens). Sauf en cas d’atteintes des points limites, les animaux ne seront pas euthanasiés à l’issu de ces actes d’imagerie et seront retournés dans leur établissement d’origine pour les porcs, brebis et chiens. Pour les lapins, ils seront, autant que possible, inclus dans d’autres protocoles expérimentaux ou utilisés dans le cadre de la formation du personnel et/ou adoptés selon la procédure mise en place au sein de notre EU.
Raffinement
Pour les lapins, une période d’acclimatation de 7 jours à minima sera respectée. Ces animaux seront hébergés en groupes, en parc, pendant toute la durée de l’étude (sauf exception : bagarre ou blessure justifiant un isolement de l’animal sur recommandation du vétérinaire) avec des enrichissements appropriés tels que des bâtonnets de bois à ronger, du foin, des balles, une plateforme et cachette. Ils seront suivis quotidiennement afin de détecter précocement tout signe clinique anormal et ainsi mettre en place rapidement des mesures de soutien (désinfection de plaies, isolement, réhydratation …) ou mise à mort en cas d’état clinique irréversible. Les lapins seront pesés une fois par semaine afin de suivre l’évolution de leur poids. La fréquence des pesées pourra être augmentée suivant l’état clinique des animaux et le nombre d’actes d’imagerie réalisé par animal. Une évaluation clinique des animaux sera basée sur différents critères adaptés à l’espèce. Pour les espèces: brebis, porcs et chiens, un transport sera organisé dans le respect du bien-être animal et de la réglementation en vigueur entre les deux EU. Des tapis anti-dérapants seront mis en place. Un contrôle clinique de chaque animal sera réalisé par du personnel qualifié (vétérinaire, technicien ou zootechnicien) au départ et à l’arrivée. Afin de limiter le stress des animaux, une période de repos de minimum 1h sera respectée entre la réception des animaux et l’anesthésie pour les acquisitions scanner, et entre le réveil des animaux et le transport retour. Du gel oculaire de type vaseline ou Ocrygel sera appliquée au niveau de la cornée lors des anesthésies des animaux afin d’éviter tout assèchement oculaire. Une attention particulière sera portée à la lutte contre l’hypothermie : température de la salle, l’animal est placé sur le sol équipé d’un isolant avec des couvertures si besoin. Des lampes chauffantes seront rajoutées si nécessaire. En cas de doute, une mesure de la température rectale sera réalisée.
Choix des espèces
Les espèces (lapins, brebis, porcs et chiens) seront utilisés au stade adulte (à partir de 10 semaines pour les lapins, 4 mois pour les porcs et 12 mis pour les brebis et chiens). Les espèce et les stades de développement ont été choisies en fonction des espèces et des stades de développement qui seront utilisées à la suite de ce projet pour évaluer l’efficacité de nouveaux candidats médicaments. L’adéquation entre les espèces et leur stade de développement de l’étude de mise au point et les études principales d’efficacité ultérieures est indispensable pour éviter tous biais expérimentaux.
Fourniture de veaux pour une étude sur la sensibilité des bovins aux infections respiratoires
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
- Maladies animales
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
Aucun des 30 veaux ne meurt dans le cadre de ce projet : tous partent vers un autre laboratoire, où ils seront infectés par des pathogènes respiratoires. L'établissement qui dépose ce résumé se charge de les élever et de vérifier qu'ils sont indemnes, avec deux prises de sang et deux prélèvements de fèces avant leurs 30 jours, dans des procédures d'un niveau de souffrance léger. Le prélèvement de fèces passe par l'introduction d'un doigt dans le rectum quand l'animal ne défèque pas de lui-même. Le porteur conclut qu'aucun système in vitro ne reproduit l'interaction entre pathogènes, microbiote et mucus respiratoire, et qu'il est donc "nécessaire" de recourir à des animaux vivants.
Objectifs
Le complexe respiratoire bovin est d’une grande importance en France et dans le monde en raison de son impact sur la santé et le bien-être animal, ainsi que des pertes économiques que son infection peut enegendrer. La couche de mucus des voies respiratoires constitue une barrière physique, contenant un riche écosystème microbien qui contribue à prévenir l’invasion et à faciliter l’élimination des pathogènes. L'objectif du projet est d’étudier les mécanismes de régulation des voies respiratoires chez les veaux, ainsi que leur réaction face à une infection et à un traitement antibiotique précoce. Pour ce qui concerne notre établissement utilisateur, l'implication dans le projet se limite à la fourniture de veaux sains, pour la réalisation de l'expérimentation au sein de l'unité porteuse du projet, qui a déposé une demande auprès de son comité d'éthique local.
Bénéfices attendus
Extrait de la déclaration faite par l'unité porteuse du projet : "Le projet présente trois aspects novateurs principaux. Premièrement, nous identifierons des biomarqueurs microbiens et glycomiques liés à la réponse, à la récupération ou à la résilience à l'infection respiratoire et à l'administration d'antibiotiques. Cela complétera les mesures standard telles que la vaccination, les mesures de biosécurité, une alimentation et une hygiène correctes, le contrôle des vecteurs et des soins vétérinaires réguliers. Deuxièmement, les biomarqueurs glycomiques seront évalués in vitro et ex vivo, par exemple en validant les capacités de liaison des virus aux glycanes et la transmissibilité inter-espèces. Ce type d'information n'existe pas aujourd'hui pour les pathogènes du bétail. Troisièmement, les observations comportementales et les capteurs de surveillance du bien-être ouvriront la voie à de nouveaux types de biomarqueurs de détection précoce des maladies. Au-delà des aspects susmentionnés, les biomarqueurs glycanniques et microbiens recueillis auprès d'individus résilients ouvriront la voie à la création de glycanniques ayant un effet prébiotique et à l'assemblage de consortiums synthétiques qui seront testés en vue d'une utilisation probiotique de nouvelle géneration."
Procédures
Les animaux seront soumis à deux prises de sang et deux prélèvements de fèces (à l'âge de 5-8 jours et juste avant leur transport vers 30 j). L'ensemble des prélèvements n'excédera pas 5 min par animal.
Impact sur les animaux
Au sein de notre établissement utilisateur, les prélèvements effectués sur les animaux pour tester leur séronégativité au virus de l'Influenza D, au Corona virus et au Mycoplasma Bovis sont suscpetibles d'engendrer un stress ou une douleur ponctuels liés à l'introduction de l'aiguille pour la prise de sang et à l'introduction d'un doigt au niveau du rectum dans le cas où les fèces ne pourraient être récupérés suite à défécation naturelle de l'animal.
Devenir
Les animaux qui auront subi les prélèvements sur notre établissement utilisateur sont destinés à être utilisés en expérimentation au sein de l'unité porteuse du projet.
Remplacement
Il n'existe pas de système in vitro capable de simuler fidèlement l’interaction complexe entre les pathogènes respiratoires, le microbiote et les mucines respiratoires. Les cultures in vitro ne permettent pas de reproduire les conditions nécessaires pour l’étude des virus, des mycoplasmes et de l’ensemble des microorganismes et mucines du système respiratoire. Il est donc nécessaire de recourir à des animaux vivants pour ce projet.
Réduction
Un effectif de 7 veaux par lots expérimentaux assure la faisabilité de l’étude tout en permettant d’obtenir des données statistiques robustes pour observer un effet potentiel. Deux veaux supplémentaires seront également élevés pour pallier un éventuel problème (détection d'infection notamment). Cette stratégie s’appuie sur les données d’une étude précédente, dans laquelle un modèle de coinfection Influenza D-Mycoplasma bovis avait été utilisé sur de jeunes veaux. Malgré une variabilité individuelle notable dans la réponse clinique, un effectif de 5 animaux avait suffi à démontrer des différences significatives par rapport à des veaux témoins non infectés. De plus, les données virologiques et bactériologiques s'étaient révélées relativement homogènes entre les individus, offrant une corrélation directe avec la pathogénicité dans l’appareil respiratoire profond. Par sécurité, nous avons choisi d'inclure 2 veaux supplémentaires par lot afin de pallier d'éventuelles exclusions d'individus pour des raisons sanitaires (infections intercurrentes) ou éthiques (atteinte des points limites).
Raffinement
Les conditions de logement de leur naissance à leur transport sont les conditions de logement "normales" des veaux issus du troupeau de notre établissement utilisateur. Rapidement, les veaux, après leur naissance et après distribution du colostrum, sont placés en niche individuelle pendant 5 à 7 jours. La conception des niches permet le contact visuel et olfactif entre animaux, tout en limitant le risque de transmission de maladie auxquelles les veaux seraient particulièrement sensibles à cet âge. Après cette phase d'élevage individuelle, les veaux sont placés dans un parc collectif où ils sont alimentés en groupe. Les parcs reçoivent une litière abondante de copeaux de bois et sont nettoyés quotidiennement. Les veaux ont également accès à de l'enrichissement (bidons, brosses fixes...). Le recours à des procédures faiblement invasives, mises en oeuvre par du personnel formé et habitué à ces prélèvements, assure également que ceux-ci se feront dans les meilleures conditions possibles pour les animaux. En cas de stress anormal de l'animal ou si l'opérateur ne parvient pas à repérer la veine jugulaire, le prélèvement sera immédiatement arrêté et reporté.
Choix des espèces
L'espèce bovine est particulièrement visée par les pathologies respiratoires qui font l'objet des recherches menées dans le cadre du projet qui, en plus des souffrances qu'elles imposent aux animaux, engendrent de lourdes pertes économiques pour les éleveurs. Les animaux élevés pour ce projet seront des veaux naissants, jusqu'à un âge compris entre 10 et 45 jours. A l'issu de leur phase d'élevage sur notre établissement utilisateur, ils seront transportés jusqu'à l'unité porteuse du projet (par un transporteur agréé, dans le respect des règles afférentes au transport des animaux vivants) pour l'expérimentation à proprement parler avant l'âge de 45 jours. L’âge de environ 30 jours est particulièrement significatif car il marque le début de la diminution de l’immunité maternelle colostrale, rendant les veaux plus susceptibles aux infections et est donc un moment idéal pour étudier la réponse immunitaire face aux agents pathogènes. Cette fenêtre temporelle est donc stratégique pour reproduire les conditions d’apparition des maladies respiratoires et pour évaluer l’efficacité des interventions thérapeutiques.
Nanomédecine pour la transplantation d’organes : évaluation de la tolérance induite par les nanoparticules chez un modèle porcin de transplantation hépatique
- Recherche appliquée
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles immunitaires
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
Ouverts par laparotomie pendant une heure trente pour qu'on leur prélève le foie, 32 porcs donneurs sont tués sous anesthésie sans reprendre conscience. Les 32 receveurs subissent une transplantation hépatique de deux heures trente, puis des prises de sang quotidiennes pendant une semaine par cathéter jugulaire et hebdomadaires jusqu'à quatre-vingt-dix jours, avant une seconde laparotomie de biopsie et la mise à mort. Les procédures qui les concernent relèvent d'un niveau de souffrance modéré, avec une douleur post-opératoire et un hébergement initial en cage individuelle. Le traitement testé, des nanoparticules d'oxyde de fer censées induire une tolérance du greffon, "pourrait transformer" les suites de la transplantation selon le porteur, qui écarte tout risque de toxicité en s'appuyant sur des études menées chez la souris, alors qu'il justifie le recours au porc par sa proximité anatomique et physiologique avec l'humain.
Objectifs
A l’heure actuelle, la transplantation d’organes est limitée par l’utilisation d’une immunosuppression à vie (pour éviter les rejets de greffe) ce qui entraîne de nombreux effets indésirables parfois mortels tels qu’une plus grande susceptibilité aux infections, une fréquence accrue de maladies cardiovasculaires, et certaines formes de cancers. Le présent projet a été proposé pour explorer l’effet d’un traitement par nanoparticules pour induire une tolérance de l’organe transplanté afin d'éviter le rejet sans utiliser d’immunosuppresseur au long cours. Il s’agit ainsi dans un premier objectif d’évaluer un nouveau type de nanoparticules (nanoparticules d’oxyde de fer recouvertes de protéines capables de se lier à certains globules blancs) comme candidat médicament pour bloquer la réaction immune de rejet et induire la tolérance du greffon hépatique chez le modèle porcin. Ce projet a comme second objectif d’observer le bon fonctionnement des nanoparticules en recherchant la formation de cellules spécifiques du système immunitaire sous la forme de globules blancs aux propriétés anti-inflammatoires.
Bénéfices attendus
Il n’est pas possible actuellement de réaliser une greffe d’organe sans avoir recours à un traitement immunosuppresseur à vie. S’il s’avère efficace dans l’induction d’une tolérance durable, le traitement par nanoparticules faisant l’objet de ce projet pourrait transformer les suites à long terme de la greffe d’organes en supprimant les nombreux effets indésirables parfois mortels des immunosuppresseurs.
Procédures
Chez les animaux donneurs de foie : sous anesthésie générale, prélèvement du foie pour transplantation hépatique par laparotomie (incision de l'abdomen), intervention unique (1 heure 30 minutes). Chez les animaux receveurs : sous anesthésie générale, transplantation hépatique par laparotomie, intervention unique (2 heures 30 minutes). Des échantillons de sang de 0,5-1 mL seront prélevés après la procédure, puis tous les jours pendant 7 jours, via le cathéter jugulaire tant que celui-ci pourra être maintenu en place sans infection, puis via un abord périphérique auriculaire, une fois par semaine jusqu'au terme de la période de suivi. En fin de période d’observation, biopsie du greffon par laparotomie sous anesthésie générale avant euthanasie par surdose d’anesthésique (30 minutes). Pour les animaux de l’expérience n°2, le greffon sera complètement explanté par laparotomie avant euthanasie par surdose d’anesthésique.
Impact sur les animaux
Douleur modérée post-opératoire (laparotomie). Toxicité éventuelle du produit injecté pouvant induire un stress physique (les nombreuses études sur modèle murin utilisant ces nanoparticules aussi bien que des composés similaires n’ont mis en évidence aucun effet secondaire local ou systémique ; aucun effet de l’injection n’est donc attendu sur modèle porcin, mais dans l’hypothèse où cela se produirait, les points limites décrits par ailleurs seront respectés). Stress psychosocial léger du fait de l’hébergement initial en cages individuelles (même si les animaux ont toujours des contacts avec les congénères voisins).
Devenir
Tous les animaux sont mis à mort soit immédiatement après chirurgie sous anesthésie générale (animaux donneurs de foie, N=32), soit 90 jours maximum après le réveil post-chirurgie (animaux receveurs, N=32) afin de pratiquer des prélèvements post-mortem à des fins d'analyses biologiques.
Remplacement
Les objectifs de ce projet sont d’une part d’évaluer l’effet thérapeutique in vivo d’un candidat médicament, et d’autre part de confirmer le mécanisme d’action de ce médicament au travers d’un modèle de transplantation hépatique. Le mécanisme d’action a déjà été montré expérimentalement dans un modèle in vitro. Avant d’envisager des études cliniques chez l’humain, ce nouveau traitement doit impérativement être testé et montrer une efficacité sur un modèle in vivo pertinent. Le porc est l’animal de référence pour l’expérimentation médicale sur les greffes d’organes ; en effet son système digestif, son anatomie et sa physiologie générale sont proches de ceux de l’humain.
Réduction
Nous avons décidé d’inclure un nombre raisonnable d’animaux nécessaires pour obtenir une puissance statistique suffisante pour observer une différence significative entre les groupes expérimentaux en matière de rejet aigu ainsi que pour pallier d’éventuels imprévus (N=12 par groupe au total). Les différences entre groupes seront analysées par des tests non paramétriques pour données non appariées (indépendantes). Des statistiques descriptives seront utilisées en complément. Chaque animal receveur sera associé à un animal donneur de même sexe. Les donneurs ne pourront pas servir à leur tour de receveur dans une optique de réduction car le foie doit être prélevé largement avec des vaisseaux les plus longs possibles empêchant la survie du donneur et l’implantation d’un foie en lieu et place de celui prélevé. De même, le foie explanté chez le receveur ne peut pas servir de greffon car les vaisseaux sont laissés les plus longs possible du côté du receveur pour permettre l’implantation du greffon.
Raffinement
Les techniques d’anesthésie et de chirurgie employées utilisent des appareillages de pointe et seront réalisées par des chirurgiens spécialistes de la transplantation hépatique chez l’humain, avec l’aide de personnels compétents en anesthésie et analgésie porcine. Le suivi et l’analgésie post-opératoires des animaux seront effectués par des personnels compétents de manière à réduire la douleur et la souffrance des animaux. Toutes les interventions chirurgicales seront réalisées sous anesthésie générale et respecteront la charte nationale d’éthique sur l’expérimentation animale. Une prise en charge de la douleur per- et post-opératoire sera effectuée avec un traitement analgésique adapté à l'espèce et aux procédures. Des points limites précis ont été établis et une grille optimisée pour l'évaluation de la douleur et du bien-être animal sera utilisée.
Choix des espèces
Le porc est le modèle gros animal de référence pour l’expérimentation médicale sur les greffes d’organes. Son système digestif, son anatomie et sa physiologie générales sont proches de ceux de l’humain. Des porcs en croissance (30-40 kg) seront utilisés car les modèles porcins publiés en ischémie et transplantation hépatique l'ont été sur ce type d'animaux.
Comparaison du niveau d’émission de méthane entérique de différentes races de veaux
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
Rendus à la filière d'élevage à l'issue de l'essai, 96 veaux issus de races laitières vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Chacun subit cinq contentions pour pesée, un prélèvement de fèces et une biopsie de cartilage à l'oreille, avec un risque de blessure et une douleur que le porteur qualifie de légers. Il s'agit de mesurer le méthane qu'ils émettent selon leur race, pour ajuster les références nationales et orienter la sélection vers des animaux qui en produisent moins tout en fournissant autant de viande. Aucun calcul d'effectif n'accompagne le projet, le porteur indiquant que le nombre de veaux a été "chiffré pour correspondre au besoin optimal" de l'essai.
Objectifs
Au sein des gaz à effet de serre, le méthane entérique représente 16 % de la production française lorsqu’il est rapporté à la une même durée de vie que le dioxyde de carbone et un pouvoir de réchauffement global adapté sur cette durée. Ce gaz provient en premier lieu du secteur agricole, plus particulièrement des ruminants, qui en produisent naturellement via leur processus de dégradation ruminale, qui est ensuite éructé par leur bouche. Parmi les solutions existantes pour réduire le méthane entérique, la race en est une prometteuse, puisque les écarts d’ingestion entre races affectent directement les émissions de méthane entérique. En France, un déficit de références apparait chez les veaux issus de races laitières. L’essai envisagé permettra de répondre à deux objectifs. Le premier consiste à acquérir des références d’émission de méthane entérique dans un système français de production de viande à partir de veaux issus de races laitières. Le deuxième ambitionne de déterminer si une ou plusieurs races émettent moins de méthane entérique tout en combinant une production de viande suffisante pour répondre aux enjeux environnementaux et d’autonomie alimentaire française.
Bénéfices attendus
Les bénéfices associés sont situés à plusieurs échelles et domaines. Au sein du projet, l’acquisition de références françaises sur les veaux de race laitière permettra de définir leur niveau d’émission de méthane entérique et ainsi ajuster les valeurs actuellement utilisées pour calculer les émissions totales au niveau national au sein de simulations diverses. En élevage, il pourrait être recommandé d’utiliser certains types génétiques favorisant la moindre production de méthane entérique, tout en ciblant un même niveau de production animale pour assurer la souveraineté alimentaire française.
Procédures
Les 48 animaux par série (96 au total) seront soumis aux interventions suivantes : - Contention et manipulation : lors de chaque pesée 5 fois et pendant environ 2 minutes par animal pour cette intervention - Prélèvement de fèces : une seule fois, cette intervention durera environ 2 minutes maximum par animal - Prélèvement de cartilage par biopsie auriculaire : une seule fois, cette intervention durera moins de 5 secondes par animal
Impact sur les animaux
Les effets indésirables dus aux interventions sont : - Le stress lié à la contention / manipulation, prélèvement de fèces et de cartilage par biopsie auriculaire - Un risque de blessure et de douleur légère liés à la manipulation et au prélèvement de cartilage par biopsie auriculaire.
Devenir
Les animaux poursuivront ensuite leur parcours d’animaux d’élevage.
Remplacement
A ce jour, les méthodes d’évaluation indirectes des émissions de méthane entérique sont prometteuses, mais insuffisamment précises et génériques pour se passer du modèle animal. De ce fait, avoir recours aux veaux (animal cible) est obligatoire pour répondre à la problématique de cet essai.
Réduction
En l'état actuel de nos connaissances sur la littérature scientifique existante, aucun essai n'a testé la comparaison des émissions de CH4 entérique chez des jeunes veaux laitiers. Selon plusieurs hypothèses et extrapolations à cette catégorie de ruminant, l’effectif de veaux a été chiffré pour correspondre au besoin optimal pour répondre à l’objectif de cet essai.
Raffinement
Les diverses mesures envisagées ont été réduites au minimum sur le type de mesure ou leur nombre par animal afin de collecter suffisamment de données utiles pour répondre à l’objectif de l’essai. Le prélèvement unique de fèces sera divisé en 2 sous-échantillons destinés à des analyses différentes. Notons que plusieurs mesures ou prélèvements sur un même animal (fèces, poids et cartilage) seront réalisés au même moment afin de limiter les manipulations contraignantes des animaux. Les prélèvements seront réalisés par du personnel expérimenté sur les sites ce qui garantira une gêne minimale pour les animaux. Ces mêmes animaux feront l’objet d’une surveillance régulière par les personnels animaliers. Tout signe de souffrance sera signalé auprès d’un vétérinaire, consigné dans le cahier d’expérimentation et pourra entrainer l’arrêt des prélèvements et la fin de l’expérimentation pour un individu donné.
Choix des espèces
Le méthane entérique, un puissant gaz à effet de serre avec un effet délétère sur le climat, est majoritairement émis par les bovins en France. En absence d’outils ou de variables substitue proxyss fiables actuellement pour quantifier ces émissions, l’utilisation de bovins est essentielle pour collecter ces données et chercher des solutions de réduction du méthane entérique à l’échelle française. Le choix des veaux âgé de 15 à 21 jours (âge de comercialisation ds veaux issus du cheptel laitier) à 4 mois comme sujet d’étude résulte d’une absence de référence d’émission de méthane entérique sur ces animaux dans la littérature française, mais aussi pour d’élargir la plage de variation du méthane entérique avec des faibles valeurs dans un jeu de données en cours de construction pour développer et un index génétique et une équation de prédiction du méthane entérique plus robuste.