Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 22/06/2022
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-527674)
24 porcs adultes vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Douze subissent une perfusion isolée du rein de six heures pour tester un vecteur de thérapie génique, avec cathétérisme, prélèvements sanguins répétés et mise à mort au bout de deux semaines, les douze autres, jugés non éligibles, étant cédés à un autre établissement pour une formation chirurgicale sans réveil. Le porteur indique des douleurs possibles aux points de cathétérisme, gérées par antalgiques. Il affirme qu’un « organisme entier » au système vasculaire intact est requis et qu’aucun modèle cellulaire ne reproduit la complexité du rein.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les maladies rénales rares se répartissent en trois groupes principaux : • les anomalies congénitales du développement rénal, • les maladies rénales monogénétiques identifiées, • les syndromes néphrotiques. Ces maladies ont en commun un phénotype variable selon l’âge, pouvant progresser jusqu’au stade final qui est incurable et exige un traitement soit de substitution avec la dialyse, soit une transplantation rénale. Les maladies rénales monogénétiques, comme les tubulopathies, maladies kystiques, tubulo-interstitielles ou glomérulaires, peuvent toucher n’importe quelle structure du néphron et nécessitent une prise en charge spécifique précoce. A ce jour il n’existe aucun traitement curatif. L’objectif final de ce projet est de traiter ces maladies rénales chez l’homme, et plus particulièrement celles d’origine génétique. L’approche par thérapie génique qui a pour but de suppléer le gène défectueux dans les maladies monogéniques, c’est à dire liée au dysfonctionnement d’un seul gène, est très prometteuse. Elle doit pouvoir permettre l’administration en toute sécurité de vecteurs thérapeutiques (« moyen de transport » pour apporter du matériel génétique dans les cellules cibles) dans le rein, et d’en cibler l’action au rein en limitant l’exposition à d’autres organes. Les vecteurs de thérapie génique de choix aujourd’hui sont les vecteurs de type AAV (virus adéno-associé), car ils permettent un transfert de gène efficace dans beaucoup de tissus. Une Perfusion LocoRégionale (PLR) du rein, dans laquelle le rein est isolé de la circulation générale de façon transitoire tout en étant oxygéné, pourrait assurer un ciblage spécifique de ce tissu d’intérêt.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les maladies rénales ciblées, ont en commun une présentation phénotypique variable selon l’âge, un risque d’évolution vers l’insuffisance rénale, d’une hypertension artérielle, et des répercussions possibles sur la croissance chez l’enfant. Toutes ces maladies rares nécessitent donc une prise en charge adaptée et précoce, gage d’une évolution ralentie ainsi qu’un suivi prolongé et pour un grand nombre d’entre elles tout au long de la vie adulte. Par rapport aux thérapies classiques, la thérapie génique permet de cibler directement le gène défectueux responsable des maladies rénales géniques. L’identification d’un vecteur de thérapie génique avec un fort tropisme pour le rein, couplée à la technique de PRL optimisée en terme de durée de perfusion et de quantité de vecteur injectée pourra permettre une transduction maximale du vecteur au niveau du rein, avec donc une correction du gène défectueux, et sans avoir à subir les effets secondaires liés à une transduction du vecteur dans les autres organes.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Le projet se déroulera selon les étapes suivantes (cf annexe 1) : 1- CT-Scan Chacune des 4 Phases du projet devra être constituée de 3 porcs (2 minimum). 6 porcs seront soumis au CT-Scan, afin de vérifier la compatibilité avec une PLR. L’examen sera réalisé sous anesthésie générale avec monitoring et sera d’une durée d’environ 2h. Cette étape sera répétée pour chacune des Phases du projet, pour un total maximum de 24 porcs. 2- PLR du rein Cette intervention concerne les animaux éligibles à une PLR du rein suite au résultat du CT-Scan. La PLR sera réalisée en établissant une perfusion localisée et isolée du système vasculaire rénal. La mise en place de la PLR se fera par une méthode peu invasive : cathétérisme de la veine jugulaire et de l’artère fémorale pour accéder respectivement à la veine rénale et à l’artère rénale. Cette mise en place se fait en percutanée sous angiographie. La PLR sera réalisé sous anesthésie générale et analgésie adaptée ainsi qu’un monitoring constant. Le vecteur testé sera injecté au niveau du système PLR à une dose donnée et pendant le temps déterminé L’intervention est estimée à 6h. Cette étape sera répétée pour chacune des Phases du projet, pour un total maximum de 12 porcs (3 animaux maximum /Phase, 4 Phases maximum) 3- Prélèvements Sanguins Des prélèvements sanguins seront réalisés pendant la PLR à D0 sous anesthésie générale, sur sang périphérique et au niveau de la PLR (détermination de l’infectiosité et dissémination du vecteur) : – sang périphérique à D0 avant le début de la PLR (baseline) pour toutes les analyses citées ci-après. – au niveau du système de la PLR à D0 puis +5min, +10min , +15min , +20min, +25min , +30min , +45min, +60min, +75min, +90min, +105min et +120min après le démarrage de la PLR Des prélèvements sanguins seront réalisés au niveau de la veine jugulaire sous anesthésie générale à D3, D5, D10+/-1, D14+/-2 pour sérologie anti-AAV, dosages des paramètres biochimiques, numération sanguine et hémostase, marqueurs rénaux, évaluation immunologiques et biodistribution. Tous les animaux inclus dans chacune des Phases du projet : 12 porcs max (3 animaux max/Phase, 4 Phases max.). 4- Mise à mort Suite à un suivi de 14±2 jours, les animaux inclus seront euthanasiés sous anesthésie générale et analgésie, pour prélèvements post-mortem. Avant l’euthanasie, des prélèvements sanguins ante-mortem sont effectués. Tous les animaux inclus dans chacune des Phases du projet : 12 porcs max (3 animaux max / Phase, 4 Phases)
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La mise en place de la PLR se fera par méthode peu invasive. L’accès veineux du système vasculaire rénal sera réalisé à partir du cathétérisme de la veine jugulaire ou fémorale et l’accès artériel à partir de l’artère fémorale. La PLR sera réalisée dans un premier temps sur l’un des 2 reins, isolé de la circulation générale par une approche hémodynamique basée sur l’oxygénation d’une membrane extra-corporelle (ExtraCorporeal Membrane Oxygenation, ou ECMO). Lors d’une précédente étude identique menée sur le cœur, « Etude de tolérance, toxicité et biodistribution d’un vecteur thérapeutique à 2 semaines après perfusion locorégionale (PLR) du coeur battant chez le porc domestique », APAFIS#26250-2020062915381908, quelques animaux ont montré de douleurs post-LRP au niveau des points de cathétérisme avec difficulté de mobilité durant 3 jours maximum. Des traitements antalgiques et antibiotiques supplémentaires ont été mis en place et ont permis de résoudre ces effets indésirables. Lors du présent projet, les mêmes observations peuvent être attendues et anticipées, et le traitement suivant sera mis en place en fin de PLR du rein : un traitement antibiotique sera réalisé par injection IV de 20 mg/kg de Céfazoline (Rilexine®, Cefovet®). En fin de procédure de PLR, une antibiothérapie sera mise en place, 1g d’ampicilline/ulbactam (Unacim®) et 0.4mg/kg de meloxicam (Metacam®)) par voie IV. Pour anticiper toute douleur, 0.2mg/kg de Morphine sera administré en intramusculaire. Si besoin, avec accord du vétérinaire de l’UE, un traitement analgésique (ex : Buprénorphine ou Perfalgan si douleur) pourra être mis en place dans les jours suivant la procédure.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Au cours de ce projet, les animaux subiront différents actes expérimentaux du début à la fin de la procédure dans laquelle ils seront inclus. Avant chaque Phase du projet, une imagerie CT-Scan sera réalisée sur un maximum de 6 porcs (nombre maximal compte tenu des statistiques de compatibilité avec une PLR afin d’obtenir 3 animaux (2 minimum) /Phase) afin de déterminer les animaux éligibles à une PLR de rein. Un total maximum de 24 porcs sera donc soumis à une imagerie (6 porcs/Phase, 4 Phases maximum). Sur ces 24 animaux, 12 maximum seront retenus pour la réalisation de la PLR du rein, et seront suivis durant 14±2 jours durant lesquels différents prélèvements sanguins seront effectués, avant euthanasie pour prélèvements post-mortem afin de déterminer la tolérance, la toxicité et la biodistribution du vecteur testé. Les 12 autres animaux non éligibles seront réutilisés par un autre établissement utilisateur pour des formations de procédures chirurgicales, procédure sans réveil.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Différents modèles cellulaires in vitro comme des lignées de cellules épithéliales rénales, ou plus récemment d’organoïdes rénaux différenciés à partir notamment de cellules souches pluripotentes induites sont disponibles et permettent l’étude des maladies rénales. Il est cependant très difficile d’obtenir dans ces modèles une structure vascularisée. L’expérimentation animale proposée vise à établir la PLR du rein, un organisme intact avec un système vasculaire est requis pour sa mise en oeuvre. En effet, compte tenu de la complexité du rein, tant structurelle (vascularisation, structure cortico-médullaire) que fonctionnelle (contrôle de la pression rénale), les paramètres issus de processus complexes qui doivent être contrôlés lors de la PLR ne peuvent pas être simulés par des modèles in vitro. D’autre part, l’étude de la transduction du rein par les AAVs en comparaison avec la transduction d’autres organes non-ciblés (biodistribution) permettant d’évaluer l’efficacité et la sécurité du futur produit thérapeutique ne peut être réalisée que sur un organisme entier, et donc sur animal vivant.
2. Réduction
Un total maximum de 24 porcs sera nécessaire, afin d’obtenir 3 animaux (2 minimum) éligibles à la procédure PLR pour chacune des 4 Phases. Ce nombre requis s’explique par le fait que l’un des critères d’inclusion est que la structure vasculaire rénale de chaque animal inclus ne doit pas présenter d’anomalies. Cette structure vasculaire rénale sera analysée par imagerie médicale, CT-scan Computed Tomography Scan, ou tomodensitométrie). Selon les données préliminaires du Sponsor, seul 1 animal sur 2 présentera une structure vasculaire rénale adaptée à le PLR et pourra donc être finalement inclus pour l’approche PLR du rein. D’autre part, les reins sont des organes très vascularisés et une quantité importante de sang y afflue. Aussi, toute intervention chirurgicale, même peu invasive, reste délicate et entraine un risque accru pour l’animal. Il en résulte la possibilité d’une interruption prématurée de l’expérience en cas par exemple d’une hémorragie ou encore une altérations des structures cellulaires en cas de pression et d’oxygénation non contrôlées. Le nombre d’animaux inclus dans chaque phase (3 porc) a été défini en tenant compte de ces 2 points de façon à obtenir le nombre minimal requis d’animaux ayant été soumis à la procédure PLR complète, à savoir 2 porcs + 1 animal « backup ». L’enchainement des 4 Phases est lié à des « GO/NO GO », cf. Annexe 1, c’est à dire avec un enchaînement dépendant des résultats obtenus à une dose d’AAV donnée et un temps de perfusion donné. Un « GO » sera donné lorsque une transduction maximale et spécifique du rein sera obtenue à une dose donnée. La Phase suivante consistera alors à réduire le temps de perfusion, afin de vérifier si une efficacité similaire est obtenue avec un protocole PLR plus réduit. Au contraire, en cas de « NO GO » (transduction insuffisante et/ou non spécifique du rein), la phase suivante consistera à tester une dose de vecteur plus haute. Un tel enchaînement permet de minimiser le nombre total d’animaux inclus. Et dès lors que l’objectif de transduction maximale du rein sera atteint durant une des Phases, le projet sera stoppé, minimisant là aussi le nombre total d’animaux inclus. Des analyses statistiques de type non paramétriques seront utilisés pour comparer les données obtenues entre les différents groupes expérimentaux.
3. Raffinement
– De bonnes conditions d’hébergement selon la réglementation en vigueur : Deux à 3 porcs par hébergement permettant des interactions sociales entre les animaux. L’hébergement est organisé sur 2 box attenants dont un seul avec copeaux de façon à garantir une propreté maximale. Un enrichissement du milieu et mise à disposition d’objets (Box équipés de planche anti-démangeaisons, balles, Kong dental…). Interactions sociales, en dehors des gestes inhérents au protocole, avec des soignants par le biais d’échanges quotidiens avec un technicien animalier. – Intervention de personnels formés spécifiquement à l’espèce – Suivi observationnel et clinique régulier des animaux – Toutes les interventions seront réalisées sur animal anesthésié. Les procédures d’anesthésie légère (prélèvements sanguins) ou profonde (chirurgie), sont détaillées dans les procédures expérimentales. – Un traitement peri-opératoire avec analgésiques sera mis en place pour limiter la douleur. – Un suivi post-chirurgie par un vétérinaire et technicien animalier sera réalisé – Une grille de scoring de la douleur sera mise en place afin de détecter précocement tout point limite et mettre en place les actions adéquates.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
En raison de la configuration expérimentale avec une membrane extracorporelle (ECMO), seul le modèle grand animal peut être utilisé pour les expériences prévues. Puisqu’un rein suffisamment grand est important pour réaliser l’expérience de perfusion avec son propre circuit de perfusion extracorporelle, les petits modèles animaux ne sont en effet pas compatibles avec cette étude. Le porc est un modèle animal répandu dans la recherche médicale de par certaines caractéristiques physiologiques, anatomiques et génétiques proches de celles de l’être humain. C’est notamment le cas de ses fonctions cardiaques, pulmonaires et rénales. Le choix du porc est donc optimal pour le développement d’une méthode de PLR, qui est transférable à l’homme du fait de son anatomie, de sa taille et de la possibilité d’utiliser un matériel identique à celui utilisé chez l’homme et donc permettant de favoriser rapidement son utilisation thérapeutique potentielle chez le patient. Le porc domestique à l’âge adulte a été choisi pour cette étude en raison de son poids et des similitudes avec le rein humain. En effet un poids de 80-90kg lors de la procédure PLR est nécessaire pour se rapprocher d’une future évaluation chez l’humain adulte. Les animaux seront donc injectés à l’âge adulte, puis seront suivis durant 14±2 jours post-injection maximum.