Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 27/12/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-184575)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les objectifs de ce projet sont 1) de cartographier les activations cérébrales de porcs en réponse à des stimulations auditives de différentes fréquences, puis 2) de tester un dispositif de stimulation cochléaire bimodale (acoustique et électrique) implanté chirurgicalement chez des porcs, de manière à comparer les réponses cérébrales à des stimulations auditives sonores, acoustique ou électroacoustique.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet devrait permettre de comprendre la manière dont le cerveau traite différents types de stimulation cochléaire par implant chirurgical et de comparer différents types de stimulation sonore (acoustique ou électroacoustique). Les résultats de ce projet permettront d’optimiser le dispositif de stimulation cochléaire proposé comme traitement de la surdité partielle ou totale.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
L’étape 1 sera réalisée sur 14 porcs juvéniles. Les animaux seront soumis à une évaluation objective de leur audition. Ils passeront initialement une IRM anatomique de référence puis une IRMf sous stimulation auditive à différentes fréquences. L’étape 2 sera réalisée sur 26 porcs juvéniles. Les animaux seront soumis à une évaluation objective de leur audition via l’enregistrement de potentiels évoqués acoustiques (PEA = réponse électrophysiologique spontanée des voies nerveuses auditives) ainsi qu’à une IRM anatomique de référence. Il sera ensuite réalisé une chirurgie d’implantation cochléaire guidée par scanographie (CT-Scan), avec 2 groupes incluant un groupe expérimental et un groupe contrôle : groupe 1 (implant cochléaire, n=13) et groupe 2 (témoin/procédure contrôle, appelée sham, n=13). Après chirurgie, réalisation d’une IRM anatomique et fonctionnelle en conditions de stimulation auditive sonore, acoustique ou électro-acoustique (modalité EAS) pour exploration des réponses cérébrales.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
L’implantation chirurgicale d’un dispositif de stimulation cochléaire au niveau de l’oreille interne peut induire des douleurs, mais celles-ci seront prises en charge par une anesthésie et une analgésie morphinique adaptées, durant la chirurgie et en post-opératoire. Les nuisances propres à l’imagerie cérébrale sont de deux types : le premier type de nuisance concerne le transport de l’animal vers la plateforme d’imagerie, qui est réalisé dans un véhicule climatisé et spécifiquement adapté au transport d’animaux, ainsi que l’hébergement dans une animalerie inconnue qui peut induire un stress (mais les animaux sont toujours hébergés au moins par deux pour permettre les contacts sociaux) ; le second type de nuisance concerne l’anesthésie nécessaire à l’imagerie, cependant cette procédure est rapide et totalement indolore, similaire à celle précédemment réalisée pour la chirurgie (l’imagerie ne nécessite cependant aucune analgésie).
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux (implantés ou non avec un dispositif de stimulation cochléaire) seront mis à mort à l’issue des procédures expérimentales. Ces animaux ne seront pas réutilisés pour d’autres projets car des prélèvements biologiques seront réalisés post-mortem.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Ce travail ne peut être réalisé chez l’Homme. Il n’existe pas de méthode d’imagerie fonctionnelle qui permette l’enregistrement de l’activité corticale avec une discrimination spatiale et temporelle satisfaisante chez des patients implantés cochléaires. La TEP (tomographie par émission de positons) a une résolution temporelle faible et la NIRS (Spectroscopie proche infrarouge) a une résolution spatiale insuffisante. L’IRM fonctionnelle ne peut pas être utilisée chez les patients implantés car l’implant est à l’origine d’un cône d’ombre qui ne permet pas l’étude du cortex temporal et risque de démagnétiser l’implant.
2. Réduction
Les effectifs animaux utilisés pour cette étude (40 animaux au total, 14 pour l’étape 1 et 13 par groupe pour l’étape 2) correspondent à un effectif raisonnable pour bénéficier d’une puissance statistique appropriée aux mesures réalisées. Un effectif de 10 correspond à un minimum et nous avons prévu 3 à 4 animaux surnuméraires par groupe pour pallier d’éventuels problèmes lors de la chirurgie ou de l’imagerie.
3. Raffinement
Les approches d’imagerie et de chirurgie ont été choisies et optimisées de manière à être le moins invasif possible (i.e. imagerie in vivo sur animaux anesthésiés, anesthésie chirurgicale guidée par scanographie et analgésie pré- et post-opératoire pour le protocole d’implantation chirurgicale). La réduction de la douleur, de la souffrance et de l’angoisse sera effectuée de la façon suivante : – Réduction de la douleur par des approches minimalement invasives en chirurgie et imagerie (IRMf) ; – Les animaux ne seront présents dans des cages qui limitent leur mobilité que durant un temps très bref (en l’occurrence au maximum 24h lors de leur(s) passage(s) sur la plateforme d’imagerie) et des enrichissements de milieu seront fournies (jouets adaptés) ; – Lorsqu’une analgésie sera nécessaire, notamment au cours ou après la chirurgie, celle-ci fera appel aux morphiniques avec un suivi complet des fonctions vitales ; – Des observations quotidiennes de l’état général des animaux (état sanitaire, posture, refus alimentaires, etc.) seront réalisées tout au long de l’expérimentation. Les points limites suivants autorisent le personnel animalier à pratiquer une euthanasie afin de prévenir une douleur chez les animaux sans en référer au préalable au responsable de l’expérience : – Plaies et escarres suintantes toujours présentes après 5 jours de traitement – Perte musculaire significative des membres postérieurs entrainant une difficulté motrice – Difficultés motrices associées à un trouble du rythme cardiaque au repos – Douleur comprise entre un score de 10 et 15 ET (grille utilisée en interne pour évaluer la douleur sur des critères physiologiques et comportementaux – score de 0 à 15) ne disparaissant pas après un traitement morphinique – Arrêt du transit intestinal durant plus de 3 jours – Hypothermie de 37,5 ou moins – Hyperthermie ne disparaissant pas après deux antibiotiques successifs Déshydratation supérieure à 35% – pli de peau supérieur à 20 secondes – Comportement prostré et arrêt d’alimentation durant plus de 3 jours
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le modèle animal choisi est le porc juvénile en raison d’une similarité structurelle par rapport à l’humain et d’un modèle d’étude d’imagerie comparable à l’Homme. De nombreuses études ont montré que la structure de l’oreille moyenne était similaire à celle de l’humain. De plus, la cochlée du jeune porc a fait l’objet de nombreuses études ayant permis de mettre en évidence des similarités permettant l’étude de la fenestration cochléaire et la réalisation d’examen tomographique des structures cochléaires. De nombreuses études ont aussi exploré le cortex cérébral du porc, mettant en évidence des similarités de structures notamment au niveau de l’anatomie des circonvolutions et de la vascularisation. Les animaux utilisés seront des porcs juvéniles (2 mois en début d’expérience) puisqu’il s’agit du meilleur compromis en termes de taille d’animaux et de résolution spatiale. Des porcs juvéniles de 30-40 kg sont plus petits et donc plus facilement manipulables que des porcs conventionnels adultes, mais la taille de leur crâne et de leur cerveau est suffisante pour les imageries et la mise en place de l’écouteur dans le conduit auditif externe. L’âge suffisamment jeune permettra aussi de s’affranchir des problèmes de presbyacousie.