Mammifères "de rente"

Des moutons subissent deux anesthésies à dix jours d'intervalle pour un passage en IRM, la première d'une heure, la seconde de six heures, ainsi que six prises de sang à la jugulaire sur animal éveillé et une injection dans le péritoine. Les 9 moutons, adultes et de sexe indifférent, sont utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, et tous sont tués sous anesthésie générale à la suite des acquisitions d'images, leur cerveau étant prélevé pour une nouvelle IRM hors du corps. Il s'agit de mettre au point l'IRM au manganèse chez le mouton, pour étudier plus tard la plasticité cérébrale liée aux changements de durée du jour chez cette espèce saisonnière. Le porteur rappelle que le manganèse est neurotoxique à forte dose, n'attend aucun effet indésirable de son injection et annonce trois doses à tester, sans préciser par quelle voie le produit est donné, la seule injection décrite en dehors des inductions d'anesthésie étant intrapéritonéale.

Objectifs

L’objectif est de mettre en place la technique d’Imagerie par Résonnance 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 structurels et fonctionnels 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 pour lequel aucune étude n’est disponible dans la littérature.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de définir la dose minimale de Mn2+ nécessaire pour l’obtention du meilleur contraste en IRM MEMRI. Il permettra également de se placer dans la fenêtre temporelle la plus favorable pour l’acquisition d’un contraste optimum. Les mises au point des conditions de dose et temps dans cette expérimentation préliminaire bénéficieront à des appels à projet ultérieurs.

Procédures

Les animaux subiront 2 anesthésies à 10 jours d'intervalle pour passage à l'IRM. La première durera 1 heure, la 2ème 6 heures. Ils recevront également une injection intra-péritonéale (durée totale contention comprise d'une minute). Ils subiront 2 injections par voie intraveineuse à la jugulaire pour induire les anesthésies, ainsi que 6 prises de sang vigiles (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. Selon la littérature, les cas de toxicité aigüe au manganèse chez les ruminants sont très peu probables. Nous n’attendons donc pas d’effets indésirables suite à l’injection de Mn2+, mais les animaux seront surveillés étroitement après l'injection. 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, ou après les prises de sang à la veine jugulaire.

Devenir

A la suite des acquisitions, tous les animaux seront mis à mort toujours sous anesthésie générale, car leurs cerveaux seront prélevés et ré-analysés ex-vivo par IRM à plus haut champ.

Remplacement

Cette étude d‘imagerie cérébrale permettant de déterminer la dose minimale de Mn2+ et la fenêtre d’acquisition optimum pour obtenir le meilleur contraste 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 concerne 9 animaux expérimentaux maximum, qui seront utilisés pour tester trois doses de Mn2+ et déterminer la fenêtre d’observation optimale de l’activité cérebrale par IRM MEMRI. Pour cette expérience pilote, nous avons besoin de déterminer la dose minimale qui nous permet d’acquérir des images IRM informatives, et pour cela nous ne disposons que de quelques données dans la littérature sur les rongeurs uniquement. Par conséquent, il nous faut tester plusieurs doses. De la même manière, nous n’avons aucune donnée sur la biodisponibilité du manganèse dans l’organisme d’ovin et donc nous ne connaissons pas la cinétique de disponibilité du manganèse dans le cerveau.

Raffinement

Les animaux expérimentaux feront l’objet d’une surveillance accrue dans la période qui suivra l’administration de Mn2+ jusqu’à l’anesthésie pour l’imagerie. 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. Pendant toute la durée de l’expérimentation, les animaux expérimentaux seront maintenus en groupe au sein d'un environnement social stable, dans des conditions adaptées aux herbivores, litière de paille et foin ad libitum. Ils seront manipulés dans le calme par des agents expérimentés. Ils arriveront la veille de l’anesthésie, et seront mis à jeun avant l’intervention, avec abreuvement adlibitum. Les brebis seront maintenues sous oxygène à la fin de la première 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

Nous souhaitons développer la technique de l’IRM réhaussé par le manganèse (MEMRI) chez l’ovin adulte pour plus tard étudier les mécanismes de plasticité cérébrale associés aux changement de photopériode chez cette espèce saisonnée. La dynamique du Mn2+ dépendant de l'espèce, il est donc nécessaire de réaliser des mises au point sur le cerveau d’ovin pour lequel aucune étude n’est disponible dans la littérature. Nous utiliserons des adultes pubères, de sexe indifférent.

230 porcs vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, opérés puis tués sans réveil de l'anesthésie parce que les dommages de la formation ne permettent pas leur survie. Chaque animal reçoit d'abord la pose endoscopique de clips créant une obstruction biliaire, puis subit le jour de la formation une chirurgie abdominale et des gestes écho-endoscopiques pendant huit heures. Le projet vise à former plus de quatre cents professionnels de santé, pas à produire des connaissances. Le porteur reconnaît l'existence de simulateurs alternatifs mais affirme leur "réalisme limité" au-delà d'un certain niveau d'expertise.

Objectifs

Le but du projet est de former les médecins à l’utilisation de l’echo-endoscopie (EUS) dans le traitement des pathologies pancréatiques et biliaires. Plus de 120 000 interventions par EUS sont réalisées annuellement en France, en complément ou remplacement de méthodes chirurgicales plus invasives. Les indications de traitements par EUS (TEUS) se développent rapidement et font désormais partie de la pratique clinique standard pour soigner les patients souffrant de diverses affections abdominales. Cependant, ces interventions nécessitent des compétences dans différents domaines, comme l'analyse des images échographique et la manipulation d'endoscopes flexibles. Elles sont techniquement difficiles et connues pour leur apprentissage ardu, nécessitant un nombre conséquent d’heures de formation pour atteindre l'autonomie. Dans un rapport de 2012, la Haute autorité de santé (HAS) posait un principe éthique fondamental : "jamais la première fois sur un patient", et reconnaissait que la simulation et la pratique expérimentale étaient nécessaires pour l'acquisition, l'amélioration et le perfectionnement des compétences. Notre institut organise ainsi nombre de formations médicales en proposant des fantômes et des modèles ex vivo pour améliorer l'apprentissage. Mais, à partir d’un certain niveau d’expertise, en particulier pour les formations aux TEUS, objet de ce projet, ces modèles offrent un réalisme limité. Nous avons développé un modèle éducatif in vivo dans le respect des 3R. Nos formations s’adressent à des chirurgiens-gastroentérologues-endoscopistes experts et leurs assistant.e.s, médecins et infirmières, qui souhaitent maitriser les techniques d’EUS interventionnelle, incluant le drainage des collections péri gastriques et le drainage de la vésicule et des voies biliaires intra et extra hépatiques.

Bénéfices attendus

Nous ambitionnons de former plus de 400 professionnels de santé (chirurgiens, endoscopistes, infirmières) à l’écho-endoscopie afin de les rendre autonomes sur des procédures complexes qui leur permettront de traiter des patients atteints de pathologies abdominales comme les cancers du pancréas et leurs complications : croissance tumorale progressive entraînant une obstruction des voies biliaires ou gastriques, des métastases hépatiques, des néoplasmes papillaires mucineux intraductaux, insulinomes, gastrinomes.

Procédures

Les animaux seront soumis à une endoscopie de 20 minutes sous anesthésie générale pour la pose de clips sur la papille duodénale (obstruction du canal biliaire). Le jour de la formation, il sont réanesthésiés, soumis à une chirurgie abdominale et à des procédures echo-endoscopiques sur une durée de 8h.

Impact sur les animaux

De notre expérience du modèle, nous n'avons pas objectivé de nuisances chez les animaux au réveil de l’endoscopie. De principe, l’anesthésie et la gastroscopie pourraient entrainer les effets indésirables suivants : - hyperthermie maligne (rare), nausées, désorientation, hypothermie, irritation trachéale - ballonnements, crampes intestinales, ictère, vomissements (non observé). Les autres nuisances sont couvertes par l’anesthésie et l’analgésie.

Devenir

A l’issue de la procédure, les animaux sont euthanasiés sans réveil de l’anesthésie générale car les dommages occasionnés au cours de la formation ne permettent pas d'envisager leur survie.

Remplacement

Des modèles éducatifs alternatifs à l’animal ont été mis au point pour l’apprentissage de certains gestes EUS. Il s’agit de blocs viscéraux fabriqués sur mesure ou fournis par un prestataire. Mais, à partir d’un certain niveau d’expertise, ces modèles n’offrent qu’un réalisme limité quand il s’agit de mimer des saignements, les mouvements circulatoires et respiratoires, la relation anatomique des organes entre eux, la texture des tissus et leur réaction mécanique lors d’une intervention. Le modèle animal devient alors pertinent et essentiel avant d’intervenir sur le patient en sécurité.

Réduction

Toutes les pistes de réduction du nombre d’animaux nécessaires ont été explorées et mises en application: -Amélioration du modèle en augmentant le nombre de procédures par animal et amélioration du taux de reussite du clippage biliaire -Chaque animal est utilisé au cours d’une séance par deux à trois intervenants -Limitation du nombre de sessions par an

Raffinement

Les porcs sont hébergés en groupe sociaux dans de larges box enrichis de jeux à mâcher et de balles, ils sont douchés quotidiennement à l’eau tiède et reçoivent une alimentation adaptée à leurs besoins physiologiques. Les conditions d’ambiances sont contrôlées. De la musique est diffusée. en journée Une période d’acclimatation leur permet de s’habituer à leur environnement et au personnel soignant qui met en place un programme de familiarisation basé sur la distribution de récompenses. Les animaux sont anesthésiés pour toutes les procédures avec une gestion multimodale de la douleur. La pose de clips par voie endoscopique (mini-invasif) a été optimisée en réduisant le temps d’intervention (et donc la durée de l’anesthésie) à 20 minutes, facilitant ainsi le réveil des animaux qui peuvent être remis en groupe et nourris le jour même. Une videosurveillance 24h/24 permet un suivi visuel des comportements en animalerie et une intervention rapide du vétérinaire en cas d’anomalie. Une grille d’évaluation de la douleur est établie avec la conduite à tenir en cas de complications. Des points limites sont définis pour arrêter la procédure en cas de souffrance. Avant le début du cours, les apprenants sont sensibilisés à l’éthique animale et aux précautions à prendre avec les modèles.

Choix des espèces

Les modèles porcins ont été validés et acceptés par la communauté scientifique comme un modèle réaliste pour améliorer la formation en chirurgie. Le porc est l’espèce de choix pour les approches abdominales en raison de sa grande taille et de ses similitudes anatomiques (monogastrique) avec l'homme. Il permet de simuler fidèlement des interventions chirurgicales dans les mêmes conditions que chez le patient (taille des instruments, voies d’abord, ergonomie, orientation et rapports anatomiques…). Afin d’être comparables en taille l'anatomie viscérale humaine, les porcs charcutiers sont utilisés jeunes, de 3 à 5 mois, lorsqu’ils ont atteint un poids compris entre 40 et 55 kg.

27 porcelets vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal reçoit des antibiotiques par voie orale puis intraveineuse et subit jusqu'à trente prises de sang, maintenu sur le dos dans une gouttière, pour comparer la pharmacocinétique de trois molécules administrées sous forme d'organogels. Le porteur indique que les animaux ne pourront pas retourner dans le circuit de consommation, les formulations testées n'ayant pas d'autorisation de mise sur le marché. Le projet vise l'élevage porcin et la réduction de la charge de travail des éleveurs autant qu'un objectif sanitaire.

Objectifs

Actuellement, les antibiotiques sont administrés en élevage de porcs soit via des administrations intramusculaires, soit via un traitement par l'eau de boisson. Les administrations intramusculaires permettent un traitement individualisé avec un contrôle de la dose administrée, mais elles ne permettent pas un traitement rapide d'un grand lot d'animaux. A l'inverse, les traitements via l'eau de boisson permettent de traiter un grand nombre d'animaux très rapidement. Cependant, à cause de la faible solubilité et/ou stabilité de certains antibiotiques dans l'eau, et à cause de la variabilité dans le comportement d'abreuvement des porcs, la dose est peu contrôlée. Cela peut alors conduire à une surexposition ou à une sous-exposition de certains animaux, et à l'émergence de résistances aux antibiotiques. Un des objectifs du projet PigPills est de mettre au point une nouvelle formulation d'antibiotiques (organogels) qui permettrait une administration rapide des traitements à un grand nombre d'animaux par voie orale tout en contrôlant la dose administrée à chaque porc. Pour ce projet, trois antibiotiques ont été selectionnés : l'amoxicilline, la tylosine et la tilmicosine. Ils font partie des antibiotiques les plus utilisés en élevage de porcs en post-sevrage et permettent de cibler des antibiotiques peu (amoxicilline) ou assez (tylosine, tilmicosine) solubles et/ou stables dans l'eau, ainsi qu'avec des caractéristiques pharmacocinétiques a priori différentes (temps de demi-vie d'élimination très court pour l'amoxicilline et très long pour la tilmicosine). Pour répondre aux objectifs du projet et déterminer s'il est possible d'utiliser nos organogels pour traiter efficacement les porcs, il est nécessaire tout d’abord de comparer les concentrations sanguines obtenues lors de l’administration de ces organogels, d’une administration par voie orale dans de l’eau (pour mimer les administrations via l’eau de boisson) ou sous forme de poudre sans dispersion dans l'organogel (voie orale de référence). Une administration intraveineuse sera également réalisée pour l'amoxicilline et la tylosine pour comparer cette voie de référence aux voies orales. L'administration intraveineuse ne sera pas faite pour la tilmicosine car elle est létale chez le porc.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de proposer une solution alternative aux traitements antibiotiques via l'eau de boisson en élevage de porcs. Le fait d'utiliser les organogels (qui pourront être distribués individuellement et automatiquement aux porcs lorsqu'ils sont détectés au niveau du distributeur d'aliment) permettra de distribuer une dose contrôlée aux porcs, indépendamment du comportement d'abreuvement et en réduisant la charge de travail pour l'éleveur (en comparaison des traitements par voie intramusculaire). Le bénéfice final sera une réduction de la sous-exposition des animaux, un des facteurs de l'émergence de résistances aux antibiotiques en élevage. Ce bénéfice servira autant les animaux (augmentation de l'efficacité du traitement antibiotique) que l'Homme (diminution de la résistance aux antibiotiques au niveau de produits de consommation humaine et diminution du transfert de résistances à l'Homme).

Procédures

1. Administration par voie orale, trois fois, maximum 1 min; 2. Administration intraveineuse pour 18 animaux / 27, une fois, entre 1 et 5 min après sédation par administration intramusculaire d'anesthésiques (30 sec-1 min pour l'intramsuculaire); 3. Contention des animaux sur le dos dans une grouttière, à chaque prise de sang, au maximum entre 30 sec-1min entre contention et prise de sang; 4. Prises de sang, entre 8 et 10/semaine avec 1 à 2 semaines de pause, soit au maximum 30 prises de sang sur la totalité du projet, au maximum 30 sec-1min entre contention et réalisation de la prise de sang; 5. Mise à mort après sédation.

Impact sur les animaux

Les traitements antibiotiques administrés par voie orale sont des formulations utilisées en élevage par voie orale. Il n'y aura pas d'effet indésirable pour les porcs et ces administrations sont des interventions de très courte durée non douloureuses. Pour ce qui est des administrations intraveineuses, nous avons déjà administré l'amoxicilline à des porcs sans noter d'effet indésirable. Nous n'avons cependant pas d'information pour la tylosine, cette molécule sera donc administrée sous forme d'une intraveineuse lente, comme ce qui est prévu dans la formulation vétérinaire pour les bovins, afin de réduire le risque d'effets indésirables. La nuisance induite par les administrations intraveineuses sera réduite à une douleur modérée et de courte durée car elle sera précédée d'une sédation (administration intramusculaire et pose de cathéter sous sédation afin de réduire le stress et la douleur des animaux et de réduire le temps de pose du cathéter (animal qui ne bouge pas, pas de perte de sang par sursaut de l'animal lors de la pose, ...)). Nous ne prélèverons pas plus de 8.2 % du volume sanguin au maximum sur 4 semaines au minimum, les prises de sang engendrant une douleur modérée de courte durée.

Devenir

Les porcs seront mis à mort à la fin du projet. Il n'est en effet pas de possible de prévoir leur retour dans le circuit de consommation humaine du fait des administrations des organogels et des intraveineuses (formulations non vétérinaires, sans autorisation de mise sur le marché).

Remplacement

Il n'est pas possible de se passer d'animaux pour ce projet car le devenir d'un médicament dans un organisme (pharmacocinétique) n'est pas prévisible par des études in vitro compte-tenu de la complexité des mécanismes (absorption, métabolisme hépatique, diffusion tissulaire, élimination rénale...).

Réduction

Il n'est pas possible d'administrer les trois antibiotiques sur les mêmes porcs car il serait nécessaire de faire un trop grand nombre de prises de sang par animal. De plus, cela nécessiterait de garder les animaux pendant 14 semaines pour réaliser 3 à 4 administrations * 3 antibiotiques avec 1 à 2 semaines de pause entre chaque cinétique. La très rapide croissance des porcs ne permettrait pas d'extrapoler les données aux porcelets en post-sevrage qui sont ciblés par le projet. Le nombre d'animaux nécessaire pour observer une différence sur le devenir des antibiotiques après administration par voie orale avec les différentes formulations a été déterminé par un test de puissance à partir de données préliminaires obtenues sur un des antibiotiques, l'amoxicilline. Pour réduire ce nombre, pour chaque antibiotique, les administrations seront faites selon un plan en cross-over 3x3 (les porcs reçoivent les traitements séquentiellement dans un ordre différent) afin de n'utiliser que 9 porcs par lot au lieu de 21 porcs minimum si un plan en parralèle (les porcs reçoivent tous les mêmes traitements en même temps) était utilisé.

Raffinement

Les porcs seront hébergés en groupe et nourris à volonté. Les boxs de chaque lot seront équipés de balles à mâcher suspendues à des chaînes en inox et de ballons. Les animaux seront observés au moins une fois par jour, y compris les weekend et les jours fériés. Pour limiter leur stress et faciliter les administrations par voie orale (favoriser la prise spontanée et se passer d'un gavage), iIs seront entrainés à la manipulation avant la réalisation du projet. Ils recevront alors du sirop de cassis comme récompense via des seringues pour mimer les traitements dans l'eau et des chamallows comme récompense pour mimer les traitements solides. La nouvelle formulation développée sera appétente pour faciliter la prise par les animaux. Les manipulations réalisées sur les animaux ne devraient pas engendrées de douleur ou stress majeur pour l'animal mais des points limites ont été fixés pour permettre le traitement des animaux en cas de réaction allergique aux traitements ou de formation d'un hématome lors des prises de sang. La mise en place des traitements sera décidée conjointement entre le responsable de l'expérimentation et le vétérinaire référent de l'Etablissement Utilisateur.

Choix des espèces

Le porc est l'espèce cible pour laquelle nous souhaitons améliorer les traitements antibiotiques en élevage. Porcelets (mâles et femelles) en post-sevrage car c'est le stade de développement ciblé pour les traitement antibiotiques en élevage.