Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 2024-01-24 00:00:00
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-238043)
80 rats vont être utilisés, tous tués à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une irradiation cérébrale à forte dose sous anesthésie sur trois jours, puis cinq mois de tapis de course, des prélèvements sanguins en contention et des séances d’IRM sous anesthésie, pour tester si l’activité physique et de faibles doses de rayonnements limitent les lésions dues à la radiothérapie. Le porteur décrit une batterie de tests comportementaux répétée quatre fois (fatigue, locomotion, anxiété, mémoire, apprentissage spatial) et indique que l’irradiation provoque fatigue, perte de poids et érythèmes cutanés, présentés comme transitoires. Les retombées pour les patients sont renvoyées au long terme, tandis que le porteur affirme qu’il est « indispensable » de recourir à l’animal pour une analyse intégrée.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La radiothérapie (RT) est un traitement de référence pour traiter les tumeurs cérébrales, mais celle-ci peut induire des déficits cognitifs et une fatigue altérant la qualité de vie des patients. Les travaux de recherche actuels soutiennent l’implication concomitante de plusieurs processus interconnectés (dommages vasculaires, modifications de la matrice extracellulaire, neuroinflammation, neurodégénerescence, démyélinisation) contribuant au développement du déclin cognitif. Proposer une stratégie thérapeutique pour remédier aux déficits cognitifs observés après RT est essentiel pour améliorer la prise en charge des patients et représente un enjeu sociétal majeur face à l’augmentation du nombre de patients survivants après un cancer. Bien que les irradiations ionisantes appliquées à fortes doses utilisées pour la RT soient délétères pour les cellules, une exposition à de faibles doses de rayonnements ionisants (FDRI) pourrait promouvoir la protection et la réparation tissulaire, par leurs effets antioxydants, anti-inflammatoires et anti-apoptotiques. Récemment, il a été proposé l’existence d’un effet hormétique des FDRI sur le cerveau, suggérant que les FDRI pourraient être une thérapie prometteuse dans le cadre de diverses pathologies cérébrales. Parmi les traitements proposés pour la prise en charge de la radiotoxicité cérébrale, l’activité physique adaptée (AP), outil de réadaptation non invasif et non médicamenteux, semble pertinente. Plusieurs études cliniques menées sur différents types de cancer ont montré un bénéfice de l’AP sur le pronostic et la qualité de vie des patients. Des études épidémiologiques et interventionnelles suggèrent que l’AP améliore des processus cognitifs liés aux processus mnésiques et aux fonctions exécutives. De plus, la pratique d’une AP permettrait de réduire le déclin cognitif associé au vieillissement à la fois normal et pathologique, notamment dans des conditions neurodégénératives. Dans ce contexte, le projet proposé vise à étudier l’intérêt d’une exposition aux FDRI et de l’AP, seules ou combinées, pour réduire les lésions cérébrales et les déficits cognitifs consécutifs à la RT cérébrale.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Cette étude préclinique doit permettre de 1/ d’apporter des preuves expérimentales robustes pour évaluer l’intérêt thérapeutique des FDRI et de l’AP sur les effets délétères induits par une irradiation cérébrale à fortes doses de rayonnements ionisants et 2/ de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents aux bienfaits des FDRI et de l’AP dans un contexte de radiotoxicité cérébrale. A la fin du projet, les résultats seront accessibles sous la forme d’articles scientifiques. De plus, des biobanques de tissus cérébraux et de sang seront établies lors de ce projet et seront mises à disposition de la communauté scientifique. A long terme, une transposition à la clinique pourrait être envisagée pour atténuer le déclin cognitif des patients traités par RT et améliorer leur qualité de vie.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront soumis à différentes procédures : – irradiation cérébrale à fortes doses de rayonnements ionisants qui sera délivrée sur 3 jours consécutifs et qui durera 10 minutes pour chaque fraction d’irradiation, réalisée sous anesthésie générale des animaux. – exposition cérébrale aux faibles doses de rayonnements ionisants (traitement FDRI) qui sera délivrée sur 3 jours consécutifs et qui durera 10 minutes pour chaque fraction d’irradiation, réalisée sous anesthésie générale des animaux. – pratique régulière de l’activité physique via l’utilsiation d’un tapis de course (traitement AP). Chaque session d’activité physique durera 30 minutes et sera réalisée 3 fois par semaine pendant 5 mois. – tests comportementaux : fatigue, activité locomotrice et comportement de type anxieux, mémoire à court-terme, mémoire à long-terme et apprentissage spatial et mémoire de référence. Chaque animal réalisera 4 fois cette batterie de tests comportementaux (3 semaines, 5 semaines, 2 mois et 6 mois post-irradiation). L’ensemble des tests comportementaux seront échelonnés sur 2 semaines avec 1 seul test par jour. La durée de chaque test sera comprise entre 10 et 20 minutes. – prélèvements sanguins : ils seront réalisés sur animaux vigiles, en utilisant une boîte de contention, à 5 semaines et 2 mois post-irradiation cérébrale. La durée totale de la procédure (temps maximal pour réaliser le prélèvement) ne dépassera pas 5min. – examens en IRM cérébral qui seront réalisé à 2 mois et 6 mois post-irradiation. Ces examens d’imagerie seront réalisés sous anesthésie générale des animaux et l’examen durera 60 minutes pour chaque animal.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Suite à l’irradiation cérébrale, les animaux seront fatigués, présenteront une perte de poids et pourront présenter des signes de dégradation de leur état général (porphyrine autour des yeux et de la bouche, sécrétions au niveau du museau, érythèmes cutanés sur la tête) accompagnés d’une diminution de la prise alimentaire et hydrique. Cependant, ces effets indésirables sont transitoires et réversibles(de 5 jours à 14 jours après irradiation), comme cela est décrit chez les chez les patients traités par radiothérapie.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
L’ensemble des animaux utilisés seront mis à mort à la fin de l’étude afin de mener des études post mortem sur le sang et le tissu cérébral.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Les effets délétères de l’irradiation cérébrale sur l’organisation structurelle et fonctionnelle du cerveau ne sont pas seulement dus à des effets directs sur le cerveau, mais aussi à des phénomènes humoraux (stress oxydatif, inflammation, exosomes, hormones) et nerveux (dommages des voies nerveuses périphériques) qui ampflient les dommages cérébraux, les déficits cognitifs et la fatigue induits après l’irradiation cérébrale. Ainsi, il est indispensable d’avoir recours à l’expérimentation sur des animaux pour permettre une analyse intégrée des phénomènes complexes induits par l’irradiation cérébrale, d’évaluer l’intérêt des FDRI et de l’AP, et d’avoir des preuves expérimentales suffisamment robustes pour, à terme, tester ces traitements chez l’Homme.
2. Réduction
Grâce à l’utilisation au préalable de tests statistiques appropriés et à l’utilisation de techniques d’investigation non invasives (imagerie IRM et tests comportementaux), le nombre d’animaux nécessaire pour permettre une puissance des résultats sera réduit au minimum. Chaque animal subira ces examens non invasifs de façon séquentielle (suivi longitudinal pendant 6 mois post-irradiation), ce qui réduit le nombre d’animaux utilisés. A partir de données du laboratoire obtenues sur ce modèle animal de radiotoxicité cérébrale, nous estimons que le nombre d’animaux nécessaire à cette étude est N=20 rats/groupe pour les 4 groupes expérimentaux. Au total, 80 rats seront nécessaires pour réaliser l’ensemble du projet. Par ailleurs, l’ensemble de ce projet sera réalisé sur plusieurs cohortes d’animaux successives avec des effectifs par groupe plus réduit afin de réaliser une analyse statistique séquentielle des données obtenues en IRM et comportement, ce qui permettra si des différences significatives sont observées de ne pas atteindre le nombre maximal d’animaux par groupe fixé. Cette méthode d’analyse statistique séquentielle permettra éventuellement de réduire le nombre d’animaux initialement prévu dans ce projet.
3. Raffinement
Les animaux seront hébergés en animalerie conventionnelle aux normes requises. Le personnel participant au projet est formé aux procédures en expérimentation animale. Des inspections du bien-être des animaux sont réalisées quotidiennement. De plus, toutes les mesures visant à réduire la douleur, la souffrance et l’angoisse infligées aux animaux seront entreprises, notamment en appliquant une anesthésie et une analgésie appropriées. Concernant les effets indésirables liés à l’irradiation cérébrale qui peuvent affecter de façon transitoire l’état général des animaux, des mesures sont déjà mises en place dans le laboratoire et connues par les personnes impliquées dans ce projet. Pour limiter ces effets indésirables survenant uniquement pendant les 2 premières semaines après irradiation, le poids des animaux est relevé quotidiennement, une alimentation particulière est donnée aux animaux : croquettes mouillées dans une coupelle déposée directement dans la cage ainsi que de la gelée hyperprotéinée. Des injections intrapéritonéales de sérum physiologique sont réalisées 2 fois par semaine, pour éviter une éventuelle déshydratation. Concernant les érythèmes cutanés sur le haut de la tête, celles-ci sont bien connues et prises en charge selon les recommandations du vétérinaire de l’animalerie. Dès que la peau est bien sèche, une crème hydratante et cicatrisante est appliquée tous les 2 jours jusqu’à la cicatrisation cutanée. De plus, une échelle d’évaluation de l’état général des animaux (score défini par plusieurs items visuels) a été mise en place par le laboratoire sur ce modèle animal pour surveiller finement l’état général des animaux. Enfin, des points limites spécifiques et de critères d’arrêt de souffrance seront utilisés afin de réduire toute souffrance ou douleur chez les animaux.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le rat possède un cerveau dont la taille est supérieure à la souris et qui est compatible avec les appareils permettant une irradiation encéphalique ciblée ainsi qu’une imagerie de haute résolution. D’autre part, plusieurs tests comportementaux visant à évaluer les déficits moteurs et cognitifs sont bien décrits chez le rat. Enfin, nous avons développé au sein du laboratoire un modèle de radiotoxicité cérébrale chez le rat, pour lequel nous avons déjà très bien caractérisé les dommages cérébraux ainsi que les modifications comportementales (fatigue, locomotion, mémoire, comportements de type anxiété et de type dépression) jusqu’à 6 mois après irradiation encéphalique. Ainsi, nous maitrisons très bien ce modèle animal que ce soit dans le décours temporel de sa physiopathologie mais aussi en termes de prise en charge du bien-être animal. Les animaux utilisés dans ce projet seront âgés de 5 mois (correspondant à un poids d’environ 350 g) lors de leur arrivée à l’animalerie. Lors du 1er mois, les rats seront acclimatés dans leur nouvel environnement, habituer aux expérimentateurs et aux dispositifs expérimentaux (tests comportementaux et tapis de course pour l’AP). L’irradiation cérébrale sera réalisée sur des animaux âgés de 6 mois. . L’âge de 6 mois a été retenu puisqu’il correspond à l’âge adulte mature chez le rat et est équivalent à l’âge de 18 ans chez l’Homme. A ce stade de développement chez le rat, la substance blanche est complètement mature, ce qui représente un critère très important pour modéliser les atteintes cérébrales observées chez le patient adulte traité par radiothérapie.