Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 12/05/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-458044)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le stress adrénergique cardiaque peut entraîner un remodelage physiologique du cœur, comme on l’observe en réponse à l’entraînement physique. Cependant, lorsque ce stress est chronique, il conduit à un remodelage cardiaque défavorable qui est associé à un dysfonctionnement. À ce jour, le principal traitement efficace pour limiter le remodelage myocardique consiste à réduire la surcharge de pression. Par conséquent, il est impératif de mieux comprendre les voies de signalisation qui sous-tendent les (mauvaises) adaptations cardiaques dépendantes du stress adrénergique afin de fournir des pistes pour le développement de nouvelles thérapies. En réponse à la stimulation des recepteurs β-adrénergiques, le myocarde produit des quantités accrues d’oxyde nitrique (NO). Jusqu’à récemment, on considérait que la signalisation du NO impliquait principalement l’activation des voies de la protéine kinase dépendante de la guanosine monophosphate cyclique (GMPc) (GMPc-PKG). Cependant, le NO peut également se fixer directement de manière covalente aux résidus thiol de cystéines, un processus appelé Snitrosylation (SNO). Ce second mécanisme a été moins étudié et fait l’objet du présent projet. La SNO est une modification post-traductionnelle réversible majeure impliquée dans la régulation de l’activité des protéines ; il permet également de protéger les protéines contre l’oxydation irréversible des fragments thiols. Ce processus a été bien décrit dans les mitochondries où il est associé à une production réduite d’espèces réactives de l’oxygène. Les myofilaments cardiaques sont également rapportés comme étant sensibles à l’oxydoréduction et, par conséquent, potentiellement affectés par la signalisation du NO. La question est de tenter de mieux comprendre comment la SNO des protéines myofilamentaires est impliquée dans la régulation de la machinerie contractile cardiaque. L’objectif du projet NitrosoCard est de tester l’hypothèse selon laquelle, en réponse au stress adrénergique, la eNOS (enzyme responsable de la synthèse de NO) peut se relocaliser vers les mitochondries pour moduler la SNO de protéines clés dans la régulation de la réponse du cœur à une situation de stress.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet devrait permettre de mieux identifier les voies de signalisation impliquées dans la réponse du coeur à un stress adrénergique. En effet, il est bien connu qu’un stress adrénergique transitoire peut aboutir à une adaptation bénéfique du coeur alors qu’un stress chronique peut conduire à un remodelage cardiaque défavorable. Néanmoins, à ce jour, les mécanismes cellulaires permettant d’expliquer qu’un même stimulus puisse aboutir à des réponses adaptatives différentes n’ont jamais été identifié
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront traités quotidiennement, pendant 14 jours, avec un agoniste des récepteurs β-adrénergiques, l’isoprénaline, par injection sous-cutanée (une injection sous cutanée tous les jours pendant 14 jours). A la fin des 14 jours, certains animaux (groupe taités avec l’inhibiteur des NOS, L-NAME) reçoivent une dernière injection cette fois en intrapéritonéale.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Le traitement sub-chronique à l’isoprotérénol peut avoir des conséquences sur l’état de bien-être des animaux (principalement augmentation de la fréquence et du débit cardiaque). Les animaux seront donc surveillés, tout particulièrement dans les heures qui suivent l’injection sous-cutanée d’isoprotérénol, par un personnel habilité et formé pour ce type d’acte expérimental. L’injection de L-NAME peut aussi être à l’origine de stress (hypertension artérielle). Dans ce cas aussi, les animaux seront particulièrement surveillés dans les heures suivant l’injection. Les autres expérimentations seront réalisées sur des organes, des cellules, des myofilaments isolés et necessiteront l’euthanasies des animaux avant le prélèvement des tissus.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin de la procédure, les animaux seront euthanasiés afin de permettre le prélèvement du coeur et ainsi permettre l’isolement primaire de cardiomyocytes, de mitochondries ou des analyses biochimiques.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Il n’existe à l’heure actuelle aucun modèle de substitution in vitro pour évaluer l’impact du stress adrénergique sur le remodelage myocardique. Par ailleurs, l’utilisation d’animaux permet d’étudier des mécanismes cellulaires qui ne peuvent être analysés chez le patient. Par conséquent l’utilisation de modèles animaux apparait comme indispensable à la réalisation de ce protocole.
2. Réduction
Un grand nombre d’expérimentations sera réalisé sur des cellules ou des mitochondries isolées. Cette approche permet, en contrôlant un grand nombre de paramètres et ainsi en réduisant la variablité d’une expérience à l’autre, de limiter le nombre d’animaux utilisés. De plus, la taille du coeur du rat permet de collecter une grande quantité de matériel biologique et permettra, à partir d’un même coeur de réaliser diffrentes évaluations (biochimie, immuno-précipitation, protéomique).
3. Raffinement
Les animaux sont stabulés une semaine après leur arrivée, avant toute procédure, afin de s’acclimater à leurs conditions d’hébergement. Afin de permettre la formation de groupes sociaux, les rats sont hébergés en cages de 3 individus avec un enrichissement du milieu (tubes, coton, bâtons à ronger). La nourriture est standard ad libitum et un accès à de l’eau fraiche. La température et l’hygrométrie sont contrôlées. Les animaux sont visités quotidiennement par un animalier formé qui contrôle le bien-être des animaux à l’aide d’une fiche intégrant les différents point limites. Ainsi, en se basant sur cette grille, un score sera attributé à chaque animal afin d’évaluer son état de bien être ou de souffrance. Les résultats de cette observation permettront, en se basant sur un arbre décisionnel, d’opter, si necessaire, soit pour une stratégie d’analgésie soit pour la mise de la mort de l’animal.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le rat est un modèle de choix car la physiologie cardiaque des rongeurs présente de grandes similitudes avec celle de l’homme. Le modèle rongeur a l’avantage de permettre des investigations depuis l’étage cellulaire et moléculaire jusqu’aux mesures in vivo. L’utilisation des même tissus (coeur) ex vivo puis pour des analyses biochimiques permet de réduire le nombre d’animaux utilisés au cours du protocole expérimental. Les animaux seront utilisés à un stade jeune adulte (rats de 12-15 semaines) afin de pouvoir travailler sur un système cardiovasculaire mature et sans facteurs de complications