Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 13/01/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-413808)
75 brebis vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent par chirurgie un stimulateur cardiaque et un dispositif de télémétrie, puis subissent une stimulation rapide destinée à installer une fibrillation auriculaire persistante, avec IRM, échographies, scanners et biopsies rénales, hépatiques et cardiaques sous anesthésie. Seuls 15 pour cent des animaux stimulés développant le trouble recherché, le porteur prévoit d’inclure jusqu’à 65 brebis pour en obtenir dix exploitables. Il affirme qu’aucun modèle in vitro ne reproduit la complexité du cœur et que le remplacement est impossible « au stade actuel de la recherche ».
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La fibrillation auriculaire est l’arythmie la plus répandue, elle atteint 1-3% de la population globale. Sans traitement, la fibrillation auriculaire multiplie le risque de subir un AVC (accident vasculaire cérébral) ou de souffrir d’insuffisance cardiaque. L’objectif de ce projet est d’étudier la fibrillation auriculaire afin de mieux la prévenir et mieux la traiter. Il a été observé que la fibrillation auriculaire modifie spécifiquement le métabolisme cardiaque. Nous avons observé dans des études préliminaires que le tissu cardiaque atteint par la fibrillation subit des effets délétères dû à l’accumulation de certains métabolites, parmi lesquels le succinate. Ce dernier a l’effet de changer la dynamique cardiaque et de favoriser des arythmies. À ce jour, nous ne disposons pas de données sur l’équilibre métabolique effectif du cœur et sur les changements temporels de la signature métabolique. L’objectif de ce projet est d’obtenir des informations sur les facteurs du métabolisme cardiaque qui favorisent l’installation de la fibrillation et sur la façon dont le tissu cardiaque réagit à un remodelage précoce ou chronique dû à l’arythmie. Ces informations pourront être directement testées chez les patients afin d’identifier de nouvelles approches thérapeutiques qui ciblent le métabolisme cardiaque.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
La littérature actuelle et nos travaux les plus récents montrent comment la fibrillation auriculaire produit un changement dans les métabolites tissulaires et circulants. Les connaissances manquantes que ce projet fournira nous permettront de définir quel équilibre métabolique systémique et cardiaque favorise ou s’oppose au développement de la maladie, quels organes et systèmes sont affectés aux stades précoces et avancés, notamment du point de vue métabolique et quels biomarqueurs circulants, dans le plasma ou dans l’urine, sont pertinents pour identifier la pathologie. Ces trois objectifs seront directement applicables en médecine préventive de la fibrillation auriculaire. Les changements métaboliques observés seront utilisés pour définir les risques de l’apparition et de la stabilisation de la fibrillation auriculaire. Ainsi, la caractérisation approfondie de la maladie servira de base à la recherche de la signature métabolique et de biomarqueurs significatifs pour une meilleure prise en charge de la fibrillation auriculaire chez les patients.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux subiront l’implantation, sous anesthésie générale et angiographie, d’un dispositif de monitorage ECG (télémétrie) et d’un stimulateur cardiaque, ce qui nous permet d’appliquer un protocole de stimulation atriale rapide conduisant à une fibrillation auriculaire persistante. Avant l’implantation et pendant le suivi (mais pas plus de trois fois) les animaux subiront, sous anesthésie générale : des protocoles d’imagerie par IRM, échocardiographie et scanner, un protocole de cartographie de contact sous angiographie, des prélèvements de sang, d’urine, et de tissu atriale, rénale et hépatique (par biopsie).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les effets indésirables éventuels peuvent être liés aux anesthésies (hypothermie) réalisées aux différentes phases du projet notamment lors du réveil de l’animal (désorientation, apathie), ces effets disparaissent rapidement car les moyens nécessaires pour faciliter le réveil des animaux (lampe chauffante par exemple) sont mis en place. Les examens d’imagerie (échocardiographie, IRM, scanner et électrophysiologique) sont indolores pour les animaux. Des effets indésirables attendus sont liés à l’implantation des équipements électroniques localisés en sous-musculaire dans la zone du cou pour induire et enregistrer la progression de la fibrillation auriculaire mais ils sont maîtrisés et correspondent à des phases de cicatrisation prolongées. Le modèle de brebis en fibrillation est très bien maîtrisé au laboratoire depuis de nombreuses années et aucune brebis n’est décédée des suites d’une infection ou d’un problème lié à la cicatrisation. L’induction de la maladie chez la brebis peut provoquer une fréquence ventriculaire cardiaque irrégulière mais à noter que l’installation de la fibrillation est asymptomatique chez la brebis. Ainsi les brebis saines et en fibrillation sont indiscernables au niveau du comportement et de l’aspect physique.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin de la procédure, l’ensemble des animaux seront euthanasiés pour pouvoir poursuivre les investigations ex-vivo et répondre aux objectifs scientifiques du projet.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Au stade actuel de la recherche biomédicale, il n’y a aucune possibilité de remplacer l’utilisation d’animaux vivants pour ce type d’étude cardiaque. Il n’existe aucun modèle in vitro de fibrillation auriculaire et nous ne pouvons pas reproduire la complexité des structures cardiaques, leurs propriétés électromécaniques et l’interaction entre les organes qui soutiennent les changements biologiques que nous voulons étudier. Ce projet est unique car ses résultats seront directement transposables aux patients. Une étude parallèle sur l’homme sera menée pour faire correspondre les résultats obtenus sur plusieurs organes dans le modèle animal avec les données métaboliques que nous pouvons obtenir à partir des métabolites circulants des patients atteints de fibrillation auriculaire qui subissent une restauration du rythme sinusal par ablation par cathéter.
2. Réduction
Afin de réduire le nombre d’animaux et pour obtenir un plus grand bénéfice de leur utilisation, lorsque cela est possible, nous ferons en sorte que chaque brebis soit son propre contrôle. Nous avons calculé la quantité minimale d’animaux par groupe en tenant compte de la variabilité biologique observée et en considérant le nombre de répétitions nécessaires pour la robustesse statistique et la significativité des résultats. Pour obtenir 10 animaux résistants, nous devrons inclure 65 animaux dans le groupe de stimulation auriculaire rapide, car seuls 15 pourcent des animaux stimulés développent ce phénotype. Par conséquent, nous prévoyons au maximum 55 animaux dans le groupe de fibrillation auriculaire. Néanmoins, ce nombre sera réduit si nous obtenons en cours du projet un nombre de 10 animaux par groupe.
3. Raffinement
La télémétrie pour surveiller la température, l’activité et le rythme cardiaque des brebis 24h/24 est une mesure de raffinement. En effet, cette approche permet de réagir très rapidement pour la réalisation de soins. Par exemple, lors du réveil de l’animal nous pouvons agir si nous observons que le retour de la température corporelle est trop lent. Cette surveillance renforcée permet de mieux gérer les traitements antibiotiques et/ou analgésiques suite à une augmentation de température significative sans modification du comportement ce qui est souvent le cas chez la brebis. Ainsi, cette méthode permet de récolter des données sans induire de stress supplémentaire et nous communiquons également les données à l’équipe de l’animalerie dans le but de rassurer d’une part mais également d’accroître la réactivité en cas de problèmes suite à la réalisation d’une chirurgie par exemple. Nous entrainerons les animaux à rentrer dans le box d’isolement pour l’allumage, de 5 à 7 jours après la chirurgie, du boitier de stimulation et pesage de la brebis, mais également lors des visites régulières à l’animalerie ou dans l’annexe de l’animalerie. L’utilisation d’une récompense alimentaire sous forme de granulés fonctionne très bien chez la brebis. Cet entrainement sera réalisé par les animaliers qui s’occupent quotidiennement des animaux pour optimiser le processus d’apprentissage. Il est important de noter que la présence des animaliers lors des procédures est indispensable pour limiter le stress des brebis mais également pour faciliter la réalisation des différentes étapes du projet. Le personnel s’occupant des animaux possèdent les compétences nécessaires et ont une très bonne expérience de cette espèce. L’entrainement des brebis permettra de réduire l’angoisse/stress lors des phases d’injections. Les brebis entraînées ont un rythme cardiaque moins élevé lors de l’arrivée dans le box d’isolement que des brebis qui découvrent cet exercice pour la première fois. L’animal est placé en d’hébergement initial avec les méthodes de raffinement adéquat à son espèce : groupe social-pierre à sel-foin-paille, ils sont suivis quotidiennement par le personnel. Si une étape du protocole affecte l’état de santé au point d’atteindre un des points limites sans qu’aucune action ne puisse permettre un retour à l’état basal alors le protocole sera interrompu.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le cœur de la brebis a une anatomie, une électrophysiologie et une géométrie proche de celles du cœur humain. Ainsi, les méthodes cliniques d’imagerie et d’électrophysiologie peuvent être directement appliquées dans cette espèce. Le modèle de fibrillation auriculaire persistante utilisé dans cette étude a été mis au point sur le mouton. Le modèle est donc bien décrit et caractérisé dans cette espèce et est une référence dans la communauté scientifique. Nous utilisons ce modèle depuis plusieurs années et nous maîtrisons la réalisation des étapes nécessaires à sa mise en place avec un taux de succès proche de 100 pour 100. Les brebis utilisées seront adultes car les dimensions du cœur permettent l’utilisation des outils cliniques notamment les cathéters. Etant donné que la fibrillation auriculaire est une pathologie majoritairement représentée chez les personnes âgées des brebis âgées de 8 minimums seront incluses.