Mammifères "de rente"

360 cochons mâles en croissance vont être utilisés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis renvoyés au circuit d'élevage vers l'engraissement ou l'abattage. Chaque animal est logé seul et placé quatre jours en cage à surface réduite par cycle de douze jours, pour collecter ses excréments et mesurer la digestibilité d'aliments et de matières premières. Le porteur situe l'intérêt du côté des fabricants d'aliments et de la réduction des rejets dans l'environnement. Il affirme que cette mesure ne peut se faire que sur l'espèce d'élevage, la seule autre méthode étant l'abattage de l'animal pour prélever le contenu digestif.

Objectifs

Des essais de digestibilité sur porcs sont mis en place afin d’évaluer de la manière la plus précise possible la valeur nutritionnelle des matières premières, coproduits ou aliments destinés aux porcs. Les matières premières et coproduits ne cessent d’évoluer, par les changements des itinéraires techniques plus respectueux de l’environnement, l’apparition de nouvelles sources de protéines locales et l’optimisation des procédés qui génèrent des co-produits valorisables par les animaux. Les mesures de digestibilité permettent de faire le bilan entre les nutriments consommés par l’animal, ceux réellement absorbés et utilisés pour les fonctions physiologiques et de croissance, et ceux rejetés dans les déjections. Les résultats ainsi obtenus permettent aux fabricants d’aliments et aux éleveurs d’adapter au mieux la qualité nutritionnelle des aliments aux besoins des animaux. Cela contribue au maintien d’une flore digestive équilibrée (moins de fermentations indésirables) et à la bonne santé des animaux, mais aussi à réduire les rejets (azoté, phosphore, …) dans l’environnement. Par ailleurs, ce type de mesures permet de guider la recherche sur les procédés appliqués en vue d’améliorer la qualité des matières premières ou leur empreinte environnementale (ex. procédé de trituration de colza ou tournesol, production sans solvant des tourteaux de soja français non ogm, …). Ces résultats sont importants pour les filières animales et encore plus aujourd’hui avec le développement d’une alimentation locale avec des matières premières et coproduits diversifiés. Aucune autre méthode ne permet de faire la mesure avec un meilleur rapport bénéfice / risque. La seule autre technique est avec utilisation d’un marqueur et abattage de l’animal pour prélèvement du contenu. Dans ce type de protocole, l’utilisation de l’espèce d’élevage est indispensable, puisqu’il s’agit de la cible directe de la thématique.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de continuer l’acquisition de données de digestibilité fécale chez le porc nécessaires afin de formuler au mieux les aliments d’élevage pour limiter les désordres digestifs liées à un déséquilibre nutritionnel mais aussi les rejets dans l’environnement tout en développant les connaissances sur des matières premières notamment locales. Les essais de digestibilité permettent d’évaluer des hypothèses de manière fine et donner des valeurs de référence de la valeur nutritionnelle d’une matière première ou d’un aliment avec un nombre d’animaux très réduit. Les résultats produits depuis les années 90 sont utilisés en formulation et disponibles pour tous les éleveurs. Elles ont permis aussi de développer des équations de prédiction utilisées par les formulateurs. Les mesures in vivo permettent le maintien de la validité et l’adaptation continue de ces équations, et au développement d’autres pour des matières premières et co-produits qui ne cessent d’évoluer.

Procédures

Les porcs sont hébergés en individuel. A chaque série (12 jours), ils sont placés 4 jours en cage avec une surface au sol restreinte pour permettre de collecter les fèces sans contamination par les urines. Le reste du temps, ils sont dans un module loge + cage leur permettant une plus grande liberté de mouvement.

Impact sur les animaux

Peu de nuisances ou d’effets indésirables sont attendus pour les animaux, d’autant plus que les améliorations d’hébergement depuis 2017 ont beaucoup contribué au bien être des animaux (moins de restrictions, plus de surface, plus d’enrichissements). Seules les périodes de collecte, avec un hébergement en cage, contraignent les animaux à un espace réduit. Néanmoins, avec notre nouveau dispositif, ces périodes sont limitées à moins de 4 jours consécutifs. Le reste du temps (périodes d'adaptation aux aliments expérimentaux) les animaux sont libres de leurs mouvements : cage ouverte vers la loge en caillebotis plastique. Les régimes alimentaires évalués ne sont pas de nature à produire des désordres digestifs particuliers.

Devenir

Les porcs issus de la procédure d'hébergement individuel partent dans le circuit normal de consommation ensuite : soit à l’engraissement, soit directement à l’abattage.

Remplacement

La mesure de la digestibilité fécale des nutriments chez le porc ne peut aujourd’hui être réalisée que par des essais sur des animaux de l’espèce cible. Ce type d’essai a déjà contribué à établir des valeurs de référence largement utilisées dans le monde, mais la production de nouvelles matières premières et coproduits, d’additifs améliorants ou de process, nécessite d’établir de nouvelles références, qui ne peuvent être évaluées que par les études in vivo. Les références ainsi produites ont permis peu à peu de développer des équations de prédiction utilisées aujourd’hui par les formulateurs pour certains nutriments en remplacement des mesures sur animaux. Cependant, les mesures in vivo (très peu d’équipes en France les réalisent), restent importantes pour le maintien de la validité et l’adaptation continue de ces équations.

Réduction

Ce projet utilise 12 animaux pour évaluer entre 2 et 6 aliments. La plupart des essais se déroulent en 2 ou 3 séries et si ce n’est pas le cas, un essai contenant 2 aliments peut être associé avec un à 4. Le fait de fonctionner en séries de mesures permet d’avoir moins d’individus au total qu’auparavant, 12 contre 20 (en une seule série). Le dispositif choisi permet de réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés par année dans ce type d'essai. Ce dispositif a été validé par notre service d’études méthodologiques et statistiques. 6 répétitions par aliment nous permettent d'obtenir une puissance suffisante pour mettre en évidence des différences significatives ayant un sens biologiquement sur les différents critères d'intérêt mesurés.

Raffinement

Le lieu d’hébergement a été spécifiquement construit pour ce type d’essai (loges et cages sécurisées sans éléments blessants, facilité d’accès pour les soins, matériaux faciles à nettoyer, enrichissement adapté, contrôle automatisé de la ventilation et de la température, …). Les hébergements sont disposés de manière à procurer aux porcs une perception visuelle, auditive et olfactive entre congénères. L’animalier vient au contact des animauxplusieurs fois par jour y compris les week-ends et les jours féries. L'expérience montre que les animaux s’habituent bien aux cages. Des objets d’enrichissement sont placés dans chaque hébergement. Les animaux s’en servent très souvent. La visite aux animaux, minimum 2 fois par jour, 7j/7, permet d’observer de manière individuelle, tout comportement anormal. Un arbre décisionnel a été défini en s'appuyant sur des points limites adaptés à l'espèce afin de préciser la conduite à tenir selon la durée et le degré des symptômes.

Choix des espèces

Ces essais concernent la mesure de la digestibilité fécale des nutriments chez le porc. L’espèce utilisée est celle utilisée en élevage, l’utilisation digestive des nutriments étant spécifique à chaque espèce. Des équations de prédiction des valeurs de digestibilité sont présentes dans la littérature pour un certain nombre de matières premières mais ne donnent qu’une valeur moyenne ne permettant pas l’étude des hypothèses de variation (effet de process, de la génétique, des additifs, etc.). Des nouvelles matières premières et coproduits ne peuvent être évalués que par les études in vivo. Les animaux sont en phase de croissance. Cela permet de refléter au mieux les animaux ciblés en élevage par ce modèle. La technique nécessite des mâles pour éviter les mélanges entre urine et fèces lors de la collecte, mais les résultats sont valides pour les mâles et les femelles (pas de différences avérées de digestibilité). La formulation des aliments ne se fait pas par sexe.

Douze porcs miniatures vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. On leur rend le pancréas partiellement défaillant par une substance toxique et un régime hypercalorique pour induire un diabète de type 2, puis on implante par chirurgie un dispositif thérapeutique ou un placebo, avec plusieurs sessions d'imagerie sous anesthésie sur près de deux ans. Le porteur indique que la pathologie "affectera de façon importante les animaux contrôle" ne recevant pas de traitement, et que les animaux sont tués avant que le diabète n'atteigne le stade clinique. Il affirme qu'il n'existe "pas de modèles non-animaux" utilisables et justifie le porc par sa taille, adaptée à l'imagerie et à la chirurgie prévue chez l'humain.

Objectifs

Le diabète de type 2 est une maladie qui touche plus de 265 millions de personnes dans le monde. De nouveaux traitements existent mais leur efficacité est entachée par de nombreux effets indésirables. Le projet vise à rétablir la sensibilité des récepteurs à un peptide digestif situés dans un très court segment de la veine qui draine l'ensemble des organes abdominaux par l’intermédiaire d’un dispositif médical adapté délivrant une molécule bioactive. La dihydro-testostérone permet de restaurer la densité de ces récepteurs à un niveau proche de celui existant chez l’animal sain. Ce composé peut être inséré dans une matrice moléculaire permettant une libération. Dans ce cadre, la dose administrée localement est égale au 1/100 de la dose utilisée dans le cadre de l’hypogonadie chez l’homme. Le but de l’expérience est d’évaluer sur le long cours l’efficacité du dispositif sur un modèle préclinique ayant tout à la fois une insulino-résistance et une réduction de la capacité sécrétoire en insuline du pancréas i.e. un diabète de type 2 déclaré cliniquement. Elle est formatée pour constituer l’étape préclinique permettant le passage à une étude de phase I chez le patient humain. Le modèle utilisé sera celui d’un porc miniature rendu insulino-résistant par l’ingestion d’un régime en excès calorique et contenant une proportion anormalement élevée en graisses et en glucide rapidement absorbable. Une destruction partielle des cellules ß pancréatiques sera couplée à l’état précédent pour assurer une réduction de la capacité sécrétoire en insuline. Cette destruction sera réalisée par l’administration d'une substance toxique pour les cellules pancréatiques qui secrétent l'insuline. La dose sera calibrée pour que l’hyperglycémie soit limitée de façon à ne pas atteindre des stades pathologiques dangereux pour l'animal sur la durée de l'expérience.

Bénéfices attendus

Le but de l’expérience est d’évaluer sur le long cours l’efficacité du dispositif proposé par la société PalTech sur un modèle préclinique ayant tout à la fois une insulino-résistance et une réduction de la capacité sécrétoire en insuline du pancréas i.e. un diabète de type 2 déclaré cliniquement. Elle est formatée pour constituer l’étape préclinique permettant le passage à une étude de phase I chez le patient humain. Les bénéfices à court terme sont ceux associé à la possibilité de lancer la phase humaine du programme. Les bénéfices à long terme sont directement associés à la mise en place d'une thérapeutique alternative au traitement du diabéte de type 2. La cible choisie permettra de réduire les effets secondaires potentiellement mortels ou conduisant à l'arret du traitement.

Procédures

Les animaux seront soumis à une procédure comprenant diverses étapes durant la durée du projet. Les animaux seront implantés avec une chambre sous cutanée pour permettre un accès veineux de longue durée durant une anesthésie chirugicale. Durant la même anesthésie une dose d'un produit toxique pour le pancréas sera administré. Sept semaines après, les mêmes animaux subiront une seconde anesthésie chirugicale pour recevoir le dispositif thérapeutique expérimental (ou un placebo). Le geste chirurgical sera guidé par une image hybride moléculaire localisant la zone à traiter et réalisée sous anesthésie une semaine auparavant. Dix-huit semaines après, les animaux seront testés pour de multiples paramétres afin de caractériser l'étendu du diabéte qui restera à une phase préclinique. Ces tests seront principalement réalisés chez l'animal anesthésié durant des sessions d'imagerie positronique associées à une imagerie scannographique. Ils comprendront l'évaluation de la densité des récepteurs à un peptide digestif (4 heures), une mesure du métabolisme du glucose (4 heures) et une mesure de la fonction rénale (3 heures). Chacune de ces mesures sera réalisée sous anesthésie avec au minimum une semaine entre chaque session. Une mesure des changements du glucose dans le sang après le repas sera également réalisée (1 heure). Une seconde session, identique, sera réalisée 12 semaines au moins après la première. A l'issue de cette seconde session, et alors que le diabéte est toujours dans une phase préclinique, les animaux seront euthanasiés.

Impact sur les animaux

Les nuisances et effets indésirables induit par la protocole sont de trois natures. 1. Le programme nécessite la création d’un diabète de type 2 avec le développement de pathologies macro et micro vasculaires. A minima, la pathologie affectera de façon importante les animaux contrôle ne recevant pas de thérapeutique. 2. Mise en place de la thérapeutique - Celle-ci est réalisée sous laparoscopie, une procédure connue pour limiter toutes les conséquences néfastes post-opératoires et qui sera celle utilisée chez l’homme. De plus, l’insertion d’un dispositif à libération continue évite toute interaction régulière de type piqure ou drogage. 3. Evaluation de l’état pathologique - les effets indésirables sont ceux de l'anesthésie sachant que (1) les produits utilisés pour chaque session d'imagerie n'induisent aucune réaction indésirables et (2) la dose totale de radiation engagée reste dans le domaine du diagnostic médical.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés avant le passage des symptomes du diabéte au stade clinique, c'est à dire avec des conséquences directement visibles sur la santé des individus.

Remplacement

Ce projet réalisera de nouvelles recherches pour lesquelles l'information n'est pas déjà disponible dans la littérature. Bien que le remplacement par des alternatives non animales telles que les lignées cellulaires soit un atout inestimable pour la recherche, les lignées cellulaires ne peuvent pas reproduire la physiologie intégrative complexe présente chez un animal modèle, qui s’apparente étroitement à l'homme. En raison du haut niveau de complexité des systèmes étudiés, de leur intégration complexe et des conséquences multiples de leurs dérèglement, il existe trop d'inconnues pour créer des modèles fiables générés par ordinateur. Ainsi, il n'y a pas de modèles non-animaux qui peuvent être utilisés pour ces études. Le choix du modèle porcin se justifie par rapport à l’utilisation d’une procédure d’implantation ceolioscopique qui sera celle utilisée chez l’homme et qui se peut être effectuée techniquement sur un animal de plus petite taille. Pour les mêmes raisons de taille, la résolution spatiale obtenue par l’utilisation du modèle porcin, du fait des limitations techniques (taille des capteurs de la machine d'imagerie moléculaire) et physiques (longueur du parcours du positron avant son annihilation) fait qu’un modèle de grande taille est recherché.

Réduction

Ce projet a été conçu pour utiliser le nombre minimum d'animaux, tout en garantissant l'obtention de résultats scientifiquement pertinents et l'atteinte des objectifs de l'étude. Des calculs statistiques ont été effectués sur la base des résultats d'études similaires dans ce domaine. Le nombre requis de porcs nécessaires pour cette étude est réduit en enregistrant autant de paramètres que possible à partir d'un seul animal, sans compromettre le bien-être des animaux.

Raffinement

Les animaux seront manipulés de manière appropriée et à minima un soigneur interagira avec eux en fournissant des éléments d’enrichissement de l’environnement.Plusieurs principes ont présidés à la mise en place des mesures - Toutes les mesures pouvant faire l’objet d’une mesure non invasive par l’utilisation de l’imagerie sont prioritaires - Les mesures n’impliquant pas une imagerie mais pouvant être réalisées sous anesthésie sont réalisées dans ce contexte - Les mesures pouvant être réalisées au cours de la même anesthésie sont toutes groupées durant la même anesthésie - Les mesures sanguines ne pouvant pas être réalisées sous anesthésie ou pour lesquelles l’anesthésie n’est pas indispensable sont effectuées au moyen d’un accès veineux permanent sous cutané (port veineux). - Des dispositifs alternatifs radiofréquence aux mesures sanguines sont utilisés lorsque la pertinence de ceux ci est notable (risque d’hypoglycémie). Une interaction positive quotidienne avec les animaux sera effectuée pour s’assurer de leur bien-être. Afin de préserver le bien-être, les animaux seront surveillés et notés fréquemment à l'aide de feuilles de pointage du bien-être animal pour s'assurer qu'aucun animal ne dépasse un niveau de détresse strictement prédéterminé, et des critères d'évaluation sans cruauté seront mis en œuvre immédiatement si un animal subit des effets indésirables inattendus. Les possibilités d'affiner la procédure seront continuellement explorées et mises en œuvre dans la mesure du possible pendant la durée de vie du projet. Des revues de littérature régulières seront effectuées pendant toute la durée du projet pour s'assurer que les procédures utilisées sont aussi raffinées que possible et restent conformes aux recommandations de bonnes pratiques.

Choix des espèces

Le porc s’impose comme un modèle privilégié pour les études en nutrition. En contexte nutritionnel délétère, le miniporc adulte développe une obésité similaire à la pathologie humaine et sous exprime un capteur sensible à un peptide digestif renseignant le cerveau sur l'arrivée de glucose au niveau portal. De plus, plusieurs solutions de destruction partielle des cellules bêta ont été proposées chez le porc en croissance et chez le porc miniature adulte. Le choix du modèle porcin se justifie également par rapport à l’utilisation d’une procédure d’implantation ceolioscopique qui sera celle utilisée chez l’homme et qui ne peut être effectuée techniquement sur un animal de plus petite taille. Pour les mêmes raisons de taille, la résolution spatiale obtenue par l’utilisation du modèle porcin, du fait des limitations techniques (taille des capteurs la machine d'imagerie moléculaire) et physiques (longueur du parcours du positron avant son annihilation) fait qu’un modèle de grande taille est recherché. Les animaux seront des adultes bien apr!s que leur croissance ait atteint un plateau i.e. > 3 ans. Ceci se justife par le fait que la condition visée par notre solution thérapeutique est celle du diabéte de type 2 chez l'adulte et que ce dernier se développe préférentiellemetn après 45 ans

54 animaux non-humains, poules pondeuses et porcelets, vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils sont nourris avec du sol antillais contaminé au chlordécone, avec ou sans biochar de Sargasse, et confinés dans des compartiments individuels pour contrôler leur exposition, avant d'être tués pour doser le pesticide dans leurs muscles et leur foie. Le porteur indique que le confinement peut perturber les comportements sociaux et provoquer du piquage entre poules, atténué par des objets placés dans les cages. Il affirme que cette expérimentation sur ces deux espèces autoconsommées aux Antilles est "nécessaire" et ne peut être remplacée.

Objectifs

Les Antilles (Guadeloupe et Martinique) sont soumises à une forte pollution des sols, des végétaux, animaux et de la population aux pesticides organochlorés tels que le chlordécone (CLD). La pollution initialement présente dans les sols a atteint la population antillaise par le transfert des pesticides dans la chaine alimentaire (sol --> végétaux --> animaux --> Hommes). L’objectif général du projet est d’évaluer l’efficacité d’une matrice carbonée (le biocharbon) issu de Sargasse (une algue invasive aux Antilles) à séquestrer ces pesticides (plus particulièrement le CLD) et à étudier l’impact sur leur transfert du sol à différents biotes (végétaux et animaux). Les matériaux utilisés sont des biochars, matrices poreuses obtenues par pyrolyse en condition anoxique (sans oxygène) et ont été préalablement employés avec succès dans un précédent projet ANR démontrant une réduction de transfert in vitro et in vivo. Les biotes cibles ont été sélectionnés sur la base de leur contribution à l'exposition de la population antillaise par l'alimentation (spécifiquement par l'autoconsommation). En première étape, nous nous assurerons en conditions de laboratoire de l'efficience de ces matrices avant de procéder à des expérimentations sur animaux. La seconde étape a pour objectif d’évaluer la biodisponibilité relative du chlordécone après exposition orale (alimentation) d’animaux à du sol antillais (Nitisol et Andosol) avec du biochar de Sargasse ou non afin de sélectionner la matrice la plus efficace. Ce projet portera sur deux espèces particulièrement utilisées aux Antilles françaises, autoconsommées et autoproduites : la poule pondeuse et le porc.

Bénéfices attendus

Cette expérimentation permettra de valider ou non une matrice carbonée (biocharbon de Sargasse) à des fins de séquestration de la CLD (pesticide particulièrement présent aux Antilles Française et imprégnant plus de 90% de la population). Ce projet permettra de contribuer à la production de denrées animales saines dans ce contexte de pollution.

Procédures

Les poules pondeuses et les porcelets seront pendant des périodes de temps limitées contenus dans des compartiments afin de contrôler finement leur exposition au sols antillais avec ou sans biochars.

Impact sur les animaux

La période de mise en cage individuelle pourra avoir une incidence sur les comportements sociaux des animaux. Des jouets seront insérés dans les cages afin de limiter cet impact. Pour les porcelets cette claustration sera limitée à quelques minutes à 2h. Pour les poules du fait de piquage entre congénères, cette stratégie ne pourra être réalisée sur un temps aussi court et se déroulera la journée.

Devenir

Du fait des prélèvements envisagés (prélèvement d'organes comme des muscles, le foie) et de leur importance pour l'animal la mise à mort est rendue nécessaire.

Remplacement

Dans le cadre de ce projet, cette expérimentation sur ces espèces est nécessaire et ne peut être remplacée. Cependant, des essais in vitro ont été réalisés au préalable afin de vérifier l’effet du biochar sélectionné sur la séquestration du CLD.

Réduction

Afin de réduire les expérimentations des tests en amont ont permis de sélectionner le biochar de Sargasse et donc de limiter le nombre de matrice à tester (et par conséquent le nombre d’animaux à utiliser). De plus, ces tests préalables ont montré que le biochar de Sargasse est plus efficace dans les Nitisols (sols antillais) que dans les Andosols (sols antillais) ce qui nous a permis de réduire le nombre de porcelet nécessaire pour les modalités avec Nitisols à n=4 (au lieu de n=6).

Raffinement

Des objets adaptés aux espèces seront déposés dans les compartiments des poules (os de seiche, CD, miroirs, paille et perchoirs) et porcelets (cordes, ...). La période de claustration a été envisagée pour être la plus réduite pour les espèces considérées (pour les porcs < 2h, pour les poules du fait du piquage la période de claustration sera la journée). Dans tous les cas, les interactions sociales inter-individus seront préservés par des contacts visuels,olfactifs, auditifs pendant ces périodes de mise en compartiment individuel. Au-delà de ces conditions, un contrôle quotidien sera réalisé en vérifiant quotidiennement la prise alimentaire, l’état de la peau et du plumage, l’absence de plaie ou de parasites (poux) et le suivi du poids de l’animal..

Choix des espèces

Du fait de l'objectif final de ce projet (contrôler la sécurité chimique des denrées animales auto-produites aux Antilles), les espèces choisies correspondent à celles auto-consommées par la population antillaise. Les porcelets qui prendront part aux expérimentations auront de 30 à 55 jours afin qu'ils soient sevrés (plus représentatifs des porcs adultes), castrés (représentatifs des conditions d'élevage classique). Les poules pondeuses seront adultes (au moins 18 semaines à l'arrivée dans nos installations) pour obtenir une ponte régulière (après une période d'hébergement au sol en collectif dans nos installations).

Issus de la cinquième et de la sixième génération d'une sélection de béliers Romane sur leur efficacité alimentaire, 500 agneaux mâles vont être utilisés, 100 par an, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Deux fois dans sa vie, chaque agneau subit sous contention une prise de sang à la jugulaire, un prélèvement de fèces à la main dans le rectum et l'introduction par la bouche, jusqu'au rumen, d'une sonde d'un mètre et de 12 mm de diamètre qui aspire 40 mL de fluide ruminal. Nourris d'abord à volonté d'un aliment 100 % concentré, les agneaux sont exposés à un risque d'acidose du rumen, et ceux qui ne s'adaptent pas aux automates d'alimentation sont écartés du protocole. Tous "poursuivront leur carrière de production" après la procédure, écrit le porteur, dans un projet qui vise à sélectionner des moutons moins émetteurs de gaz à effet de serre "tout en maintenant la rentabilité économique pour les éleveurs".

Objectifs

Notre projet a pour objectif général d’identifier des prédicteurs de l’impact environnemental de l’élevage d’ovins allaitants. Ici, les impacts seront principalement étudiés sous l’angle de l’ingestion (aliments et eau) et des émissions de gaz à effet de serre. Nous utilisons pour cela des agneaux mâles de race Romane, descendants de béliers sélectionnés pour valoriser efficacement (ou peu efficacement) ce qu’ils ingèrent, une valorisation efficace signifiant que les individus ingèrent moins que les autres tout en ayant le même niveau de production. Le projet portera sur l’étude des 5ème et 6ème générations de sélection. Après 4 générations de sélection, la divergence est bien marquée : les agneaux issus de mâles efficaces ingèrent 10% de moins de concentré que les agneaux issus de mâles peu efficaces, tout en ayant des performances de croissance identiques. Ces différences sont très réduites bien que significatives, avec un régime plus riche en fourrages. La connaissance des émissions de gaz à effet de serre dans chacune des lignées et sous deux régimes différents nous renseignera sur les liens génétiques entre l’efficacité alimentaire et l’impact environnemental. Chaque année, une centaine d’agneaux mâles (50 issus de béliers efficaces et 50 issus de béliers peu efficaces) seront mesurés pour leurs émissions de gaz et leurs ingestions d’aliments et d’eau. Les différents outils de mesures reposent sur l’identification électronique des animaux qui sont ainsi mesurés tout en étant maintenus dans leurs lots d’élevage. L’impact environnemental sera évalué sous deux régimes alimentaires différents : un régime 100% concentré basse énergie quand les agneaux auront entre 3 et 5 mois d’âge, puis un régime plus riche en fourrages quand les agneaux auront entre 6 et 9 mois d’âge. Nous rechercherons donc des prédicteurs de ces caractères dans différents tissus/fluides : le plasma sanguin, le fluide ruminal et les fèces. Les prélèvements de chacun de ces fluides seront réalisés 2 fois dans la vie de chaque animal, à l’issue de chacune des phases d’alimentation, avec un délai de 3 à 4 mois entre les deux prélèvements. Les émissions de gaz à effet de serre sont principalement dues aux fermentations ruminales, donc l’étude du microbiote ruminal sera central dans ce projet. Le lien avec le microbiote fécal, dont la collecte est plus aisée, sera également étudié.

Bénéfices attendus

Notre projet propose d’étudier des animaux sélectionnés sur leur efficacité alimentaire et de répondre à la question suivante : des animaux plus efficaces émettent-ils plus de gaz à effet de serre que des animaux moins efficaces ? La sélection sur chacun des caractères pourra alors être différente en fonction des résultats obtenus, de façon à ce que l’impact environnemental de l’élevage ovin soit limité, tout en maintenant la rentabilité économique pour les éleveurs. De plus, l’ensemble des prélèvements sera utilisé pour rechercher des prédicteurs des émissions de méthane, car ces dernières restent encore peu accessibles en élevage conventionnel. Ces prédicteurs pourront être utilisés par les organismes de sélection, pour inclure l’efficacité alimentaire et/ou les émissions de gaz à effet de serre dans leurs programmes de sélection.

Procédures

Pour ce protocole, les animaux auront chacun deux séries de prélèvements, espacées de 3 mois minimum. Chaque année, les 100 animaux étudiés auront les deux séries de prélèvements. Sur la totalité du projet, ce seront ainsi 500 animaux qui seront échantillonnés. Ces prélèvements correspondent à une prise de sang à la jugulaire, un prélèvement de fèces au niveau rectal, et un prélèvement de fluide ruminal par sondage gastro-oesophagien. L’ensemble de ces 3 prélèvements est réalisé en moins de 10 minutes, sans isoler l’animal de ses congénères. Chaque animal aura donc 2 prises de sang, 2 prélèvements de fèces et 2 prélèvements de fluide ruminal. Lorsque ces prélèvements sont faits pour la première fois, les agneaux ont environ 5 mois d’âge. Pour le prélèvement à la jugulaire et le prélèvement rectal, l’animal sera en attente dans un couloir. Un animalier lui soutiendra la tête pendant qu’un autre animalier fera le prélèvement de sang à la jugulaire. Ensuite, environ 5g de fèces seront prélevés directement dans le rectum par un animalier dont le gant sera enduit de lubrifiant, un second animalier soutenant toujours la tête de l’animal. Enfin, l’animal passera du couloir au restrainer, matériel de contention adapté aux ovins. Celui-ci portera l’animal jusqu’au poste de prélèvement du fluide ruminal. La tête de l’animal sera maintenue par un animalier, pendant qu’un second animalier fera descendre la sonde gastro oesophagienne souple (12 mm de diamètre et 100 cm de longueur) par la bouche jusqu’au rumen. Une fois la sonde placée, la pompe à vide (reliée à l’autre extrémité de la sonde) sera activée et environ 40 mL de fluide ruminal sera prélevé. La pompe sera ensuite éteinte et la sonde retirée avec précaution. L’ensemble de ce prélèvement (de l’introduction de la sonde à son retrait) n’excède pas deux minutes.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables pendant la première phase de contrôle pourraient être liés à l’alimentation 100% concentrés (à base de céréales) à volonté lors du premier contrôle, avec des risques d’acidification importante du milieu ruminal. L’aliment concentré a été formulé pour respecter des recommandations élevées en fibres et il a été enrichi en bicarbonate, pour prévenir cette acidose ruminale. Lors des phases d’adaptation prévues dans le projet, les animaux qui auraient du mal à se familiariser avec les automates d’ingestion sont entraînés par les animaliers, avec un renforcement positif par distribution manuelle de concentré. Tout animal qui ne parvient pas à s’adapter aux automates n’est pas conservé pour le protocole.

Devenir

Les agneaux poursuivront leur carrière de production suite à la procédure expérimentale.

Remplacement

Notre projet porte sur l’impact environnemental de la sélection sur l’efficacité alimentaire. Les principales émissions de gaz à effet de serre proviennent de la digestion des fibres dans le rumen, par les ruminants. Ces émissions de gaz poduits dans le rumen ont des origines génétiques et alimentaires complexes. Cette variabilité individuelle ne peut être étudiée en dehors des animaux eux-mêmes. De plus, nous cherchons des prédicteurs biologiques de ces émissions de gaz, donc il est indispensable de prélever des échantillons sur les animaux mesurés afin d’avoir le lien direct entre les mesures et les prédicteurs testés. Le recours à l’animal ne peut donc être évité.

Réduction

Notre projet repose sur le phénotypage de 100 agneaux par an, soit 500 agneaux sur 5 ans. Ces effectifs ont été calculés pour nous permettre d’observer des différences faibles entre nos deux lignées d’animaux, sur des caractères autres que la consommation résiduelle. Nous avons choisi de ne pas travailler sur les deux sexes, ce qui aurait induit une augmentation des effectifs nécessaires pour aboutir à une même différence observée. L’estimation des paramètres génétiques repose sur l’analyse de nombreux animaux (au moins 700). Les enregistrements issus de ce projet viendront compléter des bases de données issues de projets antérieurs de façon à avoir les effectifs suffisants nous permettant les analyses génétiques des nouveaux caractères.

Raffinement

Durant notre projet, les animaux sont élevés en lots pour exprimer leurs comportements sociaux. Les mesures réalisées reposent sur l’utilisation d’automates que les animaux fréquentent selon leurs besoins. Toutes les données sont gérées en temps réel et intégrées par un logiciel dédié. Le suivi des animaux est quotidien, par cet outil informatique, par des caméras, mais aussi par les nombreux passages des animaliers pour un suivi visuel. Les temps d’occupation des automates sont régulièrement contrôlés pour s’assurer que chaque animal se nourrisse à volonté. Tout animal qui ne parvient pas à s’adapter aux automates n’est pas conservé pour le protocole. Les animaux sont logés sur des aires de copeaux de bois, pour nous assurer qu’ils ne mangent pas leur litière, ce qui fausserait l’étude. Des disques à mordiller seront suspendus dans les parcs. Les animaux sont habitués dès leur plus jeune âge au contact humain, et en particulier à être manipulés. Afin de limiter le stress de contention, les prélèvements sont réalisés par du personnel qualifié à l’aide de matériel de contention adapté aux ovins et auquel les animaux sont habitués. Les prélèvements de fèces, sang et de contenu ruminal se font successivement lors de la même contention, afin de réduire au maximum le temps de contention. Les prélèvements de sang et de fèces sont similaires à ceux qui peuvent être réalisés en élevage classique pour du génotypage, de la prophylaxie ou du diagnostic de parasitisme gastro-intestinal. Pour les prises de sang, les agneaux pouront être tondus au niveau du cou pour faciliter la visualisation de la veine jugulaire. Un baume antiseptique et cicatrisant pourra être appliqué en massage sur les veines. Une attention particulière sera portée aux veines jugulaires pour repérer tout signe éventuel de phlébite. Les prélèvements de contenu ruminal ne sont pas des prélèvements habituels en élevage ovin. Néanmoins, le personnel de l’établissement utilisateur a été formé et pratique ce type de prélèvement depuis plusieurs années. A la fin des prélèvements, une poignée de granulés est donnée à l’animal pour un renforcement positif. Ils font l’objet d’une surveillance visuelle toute particulière au moment des prélèvements et après ceux-ci. Les ingestions et les poids sont encore enregistrés sur les deux jours suivants les prélèvements, pour avoir une indication de leur état de santé.

Choix des espèces

L’étude des émissions de gaz à effets de serre est primordiale pour l’espèce bovine qui en est la principale responsable. Néanmoins, l’espèce ovine présente 2 avantages au sein des ruminants pour l’étude de l’impact environnemental des ruminants : des troupeaux avec de grands effectifs (mêmes conditions d’élevage), une sélection génétique opérationnelle. Le rumen est l’élément central de notre projet, donc l’espèce ovine est toute indiquée pour être support de ce travail. Notre projet porte ainsi sur l’utilisation d’ovins allaitants de race Romane sélectionnés sur leur efficacité alimentaire. Cette efficacité alimentaire est évaluée lors de la phase de croissance dans un premier temps. Les agneaux entrent en halle de phénotypage entre 10 et 12 semaines d’âge, afin de débuter la phase de contrôle autour de 90 jours d’âge, et ont 8 à 9 mois d’âge en fin de projet.

2 cochons vont être utilisés, tous deux tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une chirurgie abdominale de deux heures pour implanter des capteurs de glucose, puis deux séances sous anesthésie où lui sont injectées des doses de glucose et prélevés au total 120 ml de sang. Le porteur décrit une prise en charge de la douleur par morphinique et anti-inflammatoires, les cochons étant tués en fin de protocole. Il affirme qu'il est impossible de reproduire artificiellement l'implantation d'un tel capteur et retient le porc pour sa taille proche de celle de l'humain.

Objectifs

Le projet s’inscrit dans la prise en charge innovante du diabete de type 1, visant une restauration d'un taux normal de glucose dans le sang (glycémie) par une administration d’insuline adaptée au cours du temps. Des systèmes de mesure du glucose en continu (CGM) existent déjà mais évaluent la concentration de glucose dans le liquide interstitiel et non le taux de glucose dans le sang, entraînant un décalage temporel dans l’ajustement de la dose d’insuline à délivrer. Notre projet vise l’élaboration d’un système d’insulinothérapie automatisée implanté dans la cavité abdominale (péritoine) pour le traitement du diabète. Il comprendra : 1) un capteur de mesure du glucose (CGM) implanté dans le péritoine, 2) une pompe de perfusion d’insuline dont le réservoir sera rempli par un port disposé contre la paroi intestinale, auquel se connecteront, par un système magnétique, des gélules contenant de l’insuline administrées par voie orale, 3) un algorithme de contrôle, hébergé par la pompe, modulant la perfusion d’insuline selon les données CGM pour établir et maintenir la glycémie dans un intervalle physiologique. La partie du projet concernée par ce travail expérimental est d’étudier la faisabilité de l’implantation du capteur de CGM dans le péritoine, et de vérifier l’exactitude de la mesure du glucose par ce capteur intrapéritonéal, par rapport au glucose mesuré dans le sang d’une part et par rapport au glucose mesuré en sous-cutané par le même capteur implanté sous la peau de l’abdomen d’autre part. La mesure du glucose intrapéritonéal présente un intérêt plus important que la mesure du glucose interstitiel sous-cutané. En effet, la vitesse de variation du glucose intra-péritonéal est plus rapide que la variation du glucose sous-cutané lorsque que le taux de glucose sanguin varie. L’identification plus précoce des variations glycémiques permettrait un ajustement plus rapide de la perfusion d’insuline par la pompe grâce à son algorithme. Il est aussi établi que l’insuline délivrée dans le péritoine est plus vite absorbée et que son action est plus rapide que la perfusion sous-cutanée. Ainsi, la combinaison d’une détection plus rapide des variations glycémiques et d’une adaptation plus rapide de l’action de l’insuline ferait du système un dispositif actif plus physiologique que les pompes actuelles connectées à des capteurs de glucose sous-cutanés.

Bénéfices attendus

Cette expérimentation permettra : 1- D’évaluer la faisabilité de la procédure d’implantation d’un capteur de mesure continue du glucose dans le péritoine, 2- D’évaluer la fonctionnalité du capteur de mesure du glucose implanté dans le péritoine par rapport au capteur implanté en sous-cutané et des deux capteurs par rapport à la mesure du glucose dans le sang qui servira de référence. 3- D’évaluer la durabilité de la fonctionnalité des capteurs après 7 jours d’implantation. Les résultats de cette expérimentation permettront d’orienter le projet sur la décision de localisation du capteur de mesure du glucose qui fournira l’information à l’algorithme de régulation de la perfusion d’insuline par la pompe implantée. L’option qui indiquera la meilleure fonctionnalité du capteur sera retenue pour la poursuite du projet. La démonstration de la faisabilité de l’implantation d’un capteur de glucose intra-péritonéal, et de sa capacité à mesurer avec exactitude et de façon plus rapide et durable les variations glycémiques, permettrait d’envisager la mise à disposition aux personnes atteintes de diabète d’un dispositif implantable de capture des mouvements glycémiques, idéal pour asservir la délivrance d’insuline de façon proche de la physiologie, et réduire ainsi les écarts hyper- et hypoglycémiques.

Procédures

Dans le cadre de ce projet, l'étude durera 9 jours au cours desquels les animaux seront opérés pour implanter les capteurs de mesure du glucose (2h maximum d'intervention), puis ils seront anesthésiés 2 jours et 9 jours après l'opération pour réaliser des mesures dans le sang (1 heure d'intervention à chaque fois). Ainsi, à J2 et à J9, 3 injections intraveineuses de 2, 4 et 8 ml d’une solution de glucose à 50 mg/ml seront réalisées à 20 minutes d’écart, puis 2 ml de sang seront prélevés toutes les 2 minutes sur 3 fois 20 minutes, soit un total de 60 ml de sang. Au total l'animal aura donc reçu 6 injections de glucose et 120 ml de sang auront été prélevés. Tous les gestes seront réalisés sous anesthésie générale associée à des anti-douleurs. En dehors de ces 3 jours de manipulation, les animaux ne subiront pas d'autres nuisances.

Impact sur les animaux

Au cours de cette procédure expérimentale, les principales nuisances pour l'animal seront liées à la chirurgie destinée à l’implantation des capteurs aux niveaux intra-péritonéal et sous-cutané, entraînant des brèches de petites tailles de la paroi abdominale et du péritoine. La prise en charge de la douleur sera maîtrisée par l’injection d'un morphinique au cours de l'intervention, puis l’administration post-opératoire d'anti-douleurs. Au cours des phases de surveillance, et au delà des soins apportés pour une bonne cicatrisation suite à l'opération, la surveillance des animaux sera très rigoureuse, notamment par l'évaluation quotidienne du comportement de l'animal à l’aide une grille de score. Les jours où seront réalisée des mesures, les animaux seront anesthésiés et ne subiront donc qu’un traumatisme mineur.

Devenir

Les animaux seront mis à mort en fin de procédure.

Remplacement

Il n’est pas possible de reproduire artificiellement les conditions d’implantation dans le péritoine d’un capteur de mesure du glucose. Néanmoins le développement d’un tel dispositif nécessite de recueillir des données in vivo. Par sa taille et son anatomie, l’implantation chez le porc permettra de reproduire des conditions voisines d’une implantation chez l’Homme. Les exigences requises pour la réalisation du protocole en font un modèle expérimental pertinent pour cette étude.

Réduction

Pour réduire le nombre de porcs utilisés pour l’expérimentation, deux capteurs seront implantés dans le péritoine (un dans chaque flanc) et deux en sous-cutané dans la paroi abdominale, chez chacun des deux animaux. On pourra ainsi tester 4 capteurs implantés au total. Cela permettra de tester la reproductibilité des résultats avec un nombre réduit d’animaux. Les données de mesure du glucose dans le péritoine, le tissu sous-cutané et le sang seront appariées et comparées à la suite de chaque injection intraveineuse de glucose. On disposera ainsi pour chaque couple de capteurs péritonéaux et sous-cutanés de 30 points de mesure (10 temps de mesure dans les 20 minutes qui suivront chacune des 3 injections de glucose) représentant 120 points de mesure comparables pour 4 capteurs permettant une analyse statistique pertinente.

Raffinement

Toutes les étapes de la procédure expérimentale seront réalisées sous anesthésie générale. Pour la chirurgie, elle sera associée à la gestion de la douleur per-opératoire par un morphinique, et post-opératoire par l'administration d'anti-inflammatoires. De même la mise à mort sera réalisée en fin de procédure alors que les animaux sont anesthésiés. Pendant la phase post-opératoire immédiate, une grille d'évaluation sera utilisée pour s'assurer du bon réveil de l'animal. Pendant la période de surveillance, une grille de score sera utilisée pour évaluer l'état clinique des animaux, portant sur des critères d'absence d'infection en lien direct avec le modèle (laparotomie), sur des points généraux de comportement et des signes d'inconfort ou de douleur. Cette grille aidera à la prise de décision en cas d'atteinte des points limites. Ainsi en cas d’infection aux sites d’implantation ou de signes de souffrance persistante malgré les mesures antalgiques et anti-inflammatoires d’un animal soumis à l’expérimentation, celle-ci sera abandonnée (animal sorti d’étude). Les dispositifs implantés et portés étant peu invasifs, ils n’altèreront pas la qualité de vie des animaux entre l’implantation et les jours d’évaluation des capteurs (J2 et J9).

Choix des espèces

Par sa taille et son anatomie, l’implantation chez le porc permettra de reproduire des conditions voisines d’une implantation chez l’Homme. Les exigences requises pour la réalisation du protocole en font un modèle expérimental pertinent pour cette étude. Les animaux sont choisis au terme du post-sevrage à l'âge de 3 mois environ, permettant d'avoir des animaux de 30 kg à 35 kg, ce qui facilite également les aspects techniques en utilisant du matériel identique à celui utilisé en médecine humaine.