Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 03/04/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-196816)
110 rats nouveau-nés vont être utilisés, tous tués à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Une hémorragie cérébrale leur est provoquée par injection de sang dans le cerveau, puis ils reçoivent du lactate et sont suivis par IRM et par des tests de réflexes, de mémoire et de dépression avec restriction alimentaire. Le porteur reconnaît que l’induction de l’hémorragie peut entraîner douleurs et perte de poids, et que la restriction alimentaire peut être une situation angoissante. Il affirme qu’il n’existe pas de remplacement à son modèle, l’application chez l’Homme restant renvoyée à plus tard.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les hémorragies péri- et intraventriculaires sont extrêmement courantes lors de l’accouchement. Leur origine est multifactorielle : elle peut être induite par une variation du débit sanguin artériel et veineux, des troubles de la coagulation, une fragilité des veines dans le tissu cérébral immature. Ces hémorragies cérébrales peuvent être la cause de lésions cérébrales, plus ou moins sévères par destruction directe des tissus, suivie d’une destruction secondaire due à l’activité protéolytique des enzymes impliquées dans la formation de caillots sanguins, ainsi que dans la lyse et l’inflammation. Cependant, contrairement aux dommages dus à l’hypoxie-ischémie néonatale, largement étudiée, les effets délétères des hémorragies cérébrales néonatales sont peu renseignés. Ces hémorragies entraînent le passage d’un grand nombre d’érythrocytes (globules rouges) dans le milieu interstitiel. L’hypothèse du projet est que ces érythrocytes, présents de manière anormale hors des vaisseaux sanguins, consommeraient les sources énergétiques destinées initialement au bon fonctionnement cérébral et seraient ainsi responsables d’un déficit énergétique. L’administration de lactate, comme substrat énergétique alternatif, a montré une neuroprotection dans le cadre de l’hypoxie-ischémie néonatale, pathologie marquée aussi par un déficit du métabolisme énergétique. L’objectif de ce projet est d’évaluer les effets d’une administration de lactate, dans une stratégie de substitution énergétique, dans le contexte des hémorragies cérébrales néonatales. Sur un modèle d’hémorragie cérébrale chez le raton, les effets neuroprotecteurs de l’administration de lactate seront évalués par IRM, méthode non-invasive, par suivi des paramètres biologiques (glycémie, lactatémie, cétonémie) ainsi que par des tests comportementaux.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
L’hémorragie subarachnoïdienne est une des hémorragies intracrâniennes les plus courantes. Chez les nouveau-nés, elle peut résulter soit d’un traumatisme à la naissance (force mécanique excessive exercée sur le bébé pendant l’accouchement) de manière prépondérante chez le nouveau-né à terme, soit d’une lésion hypoxique-ischémique (manque de flux sanguin oxygéné vers le cerveau), chez le nouveau-né prématuré. Si les recherches ont montré que la majorité des hémorragies subarachnoïdiennes étaient mineurs et que les bébés survivaient généralement sans aucun problème durable, certaines complications peuvent néanmoins entraîner des lésions cérébrales permanentes, voire la mort du nouveau-né. De plus, ces hémorragies sont associées à un certain nombre de symptômes qui pourraient être amenuisés (convulsions, apnée, bradycardie, hydrocéphalie). L’hypothèse de ce projet de recherche est que les hématies, qui se retrouvent dans le liquide céphalorachidien consomment les substrats énergétiques cérébraux (le glucose), au dépend du cerveau. Nous proposons une stratégie de substitution énergétique en administrant du lactate pour pallier le déficit énergétique induit par l’hémorragie. Les bénéfices attendus sont un maintien de l’équilibre énergétique cérébral couplé à une limitation des symptômes et à un maintien des fonctions associées.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Pour l’induction de l’hémorragie, les animaux subiront une chirurgie (prélèvement de sang au niveau de la queue et injection de ce sang dans la zone cérébrale péri-ventriculaire droite ; réalisée une fois d’une durée inférieure à 10 minutes). Des injections intra-péritonéales seront rélisées afin d’administrer le lactate (réalisée juste après l’hémorragie et sur les deux ou quatre jours suivants). Les animaux effectueront des examens par résonance magnétique nucléaire sous anesthésie gazeuse ; technique non-invasive pour les animaux (durée : 30 – 45 min). La neuroprotection sera évaluée au niveau fonctionnel par des tests de comportements de réflexes précoces (durée inférieur à 5 minutes) et de mémoire (durée : 10 minutes). La dépression sera évaluée par un test comportemental associé à une restriction alimentaire (10 minutes maximum), le poids des animaux sera surveillé par une pesée en début et fin de test.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
L’induction de l’hémorragie intra-ventriculaire pourra entraîner une perte de poids ainsi que des douleurs postopératoires. L’administration de lactate sera réalisée par une injection intrapéritonéale, ce qui constitue une nuisance. Les suivis des volumes hémorragiques et des connections des réseaux neuronaux seront réalisés par IRM. L’IRM est une technique non-invasive cependant, durant l’examen un changement du rythme cardiaque et/ou respiratoire, mesurés grâce à un capteur placé entre l’animal et le lit IRM, peut subvenir, du fait de la variabilité inter-animaux de la sensibilité aux anesthésiques. Cette nuisance entraînera l’arrêt de l’expérimentation. Lors du test comportemental de dépression, la nécessité d’une restriction alimentaire pourrait entraîner une perte de poids et être une situation angoissante pour les animaux.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
L’induction de l’hémorragie néonatale ne permettra pas d’utiliser les animaux pour un autre projet.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Le but final de notre projet de recherche a une envergure translationnelle et nécessite donc une approche intégrative. De ce fait, notre projet nécessitant le fonctionnement du cerveau dans son intégrité afin de tester l’effet neuroprotecteur des molécules et de l’hypothermie et de pouvoir envisager une application rapide chez l’Homme, il n’existe pas de remplacement disponible à notre modèle expérimental.
2. Réduction
Une réduction du nombre d’animaux est rendue possible par le fait que l’imagerie par résonance magnétique est une technique d’investigation non invasive et permet donc une suivi longitudinal des animaux ainsi que la réalisation de tests comportementaux, sur les mêmes animaux. Les différences inter-groupes seront mise en évidence par des tests statistiques.
3. Raffinement
La chirurgie sera réalisée sous anesthésie ; une injection d’analgésique sera réalisée avant l’injection de sang. La douleur post-opératoire sera prise en charge par une administration unique d’analgésique. Les pertes de poids seront surveillées et à partir d’un certain point, seront considérées comme atteignant un point limite. Des difficultés respiratoires post-opératoires entraîneront l’arrêt de la procédure. Les examens d’imagerie par résonance magnétique seront réalisés sous anesthésie générale. Une modification du rythme cardiaque ou du rythme respiratoire entraînera l’arrêt de l’expérimentation. L’utilisation de gel ophtalmique durant les examens d’imagerie par résonance magnétique préviendra le risque de sécheresse oculaire. Une surveillance particulièrement accrue sera mise en place pour les 5 jours post-opératoires (couleur de la peau, estomac plein, mouvements, interactions avec la mère et les autres membres de la portée). Tous les tests de comportement seront réalisés par un unique expérimentateur, et dans une salle unique dédiée, permettant une habituation des animaux aux manipulations et à l’individu lui-même. Pour le test de dépression, nécessitant une privation de nourriture ponctuelle, la prostration de l’animal représentera un point limite. . Au niveau de l’hébergement, les animaux seront élevés en cage collective, sur une litière de peuplier, caractérisée par un fort pouvoir absorbant et une granulométrie adaptée. Lors de ces observations quotidiennes, la capacité de l’animal à s’alimenter, le comportement et sa vivacité, la couleur de la peau ou l’état du pelage seront vérifiés.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le rat présente de nombreux avantages par rapport à la souris : – la physiologie du rat est plus proche de celle de l’homme que ne l’est la physiologie de la souris. Notre étude ayant un axe translationnel, cette caractéristique est un atout – la volumétrie de son cerveau est plus compatible avec les examens d’imagerie par résonance magnétique (meilleur rapport signal sur bruit) – les tests de comprtements seront facilités par l’utilisation de cette espèce Nous souhaitons suivre les animaux par IRM à 4 stades de développement: P2 et P30, afin d’évaluer l’effet neuroprotecteur précoce des traitements administrés en phase aigüe de la pathologie (P2 et P3) et à P30 afin d’évaluer les effets neuroprotecteurs à long terme ; l’IRM fonctionnelle de repos permettra, à P50 d’évaluer les effets de la neuroprotection sur le remodelage des circuits neuronaux et la récupération fonctionnelle.