Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 07/11/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-564594)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La moelle épinière (ME) représente l’entrée des informations sensorielles et la sortie des commandes motrices des membres et du tronc. Son atteinte par des traumatismes ou par des pathologies de nature inflammatoire ou neurodégénérative entraîne des conséquences sensorielles et motrices majeures qui affectent la qualité et l’espérance de vie des patients. La prise en charge des pathologies de la colonne vertébrale et de la ME nécessitent fréquemment de recourir à des interventions chirurgicales. Dans ce cas, le placement d’implants métalliques au plus proche de la ME, la correction de l’anatomie de la colonne vertébrale ou la chirurgie directe de la ME comportent un risque significatif de complications neurologiques et de paralysie transitoire ou définitive des membres. A ce jour, le monitoring des Potentiels Évoqués (PE) somesthésiques est la seule technique per-opératoire disponible qui permet d’avoir des informations indirectes sur l’état fonctionnel de la ME et donc la stabilité de sa fonction. Cependant, cette méthode ne permet pas toujours d’identifier un dysfonctionnement métabolique précoce, notamment liées à des phénomènes vasculaires, avant que les fonctions neurologiques ne soient affectées. Dans ce contexte, le projet dans lequel s’intègre la présente demande, a pour objet la conception et l’expérimentation d’un nouveau dispositif médical pour le suivi métabolique de la ME en période per-opératoire lors d’une chirurgie rachidienne. Comme spécifié auparavant, le chirurgien ne dispose, à l’heure actuelle, que d’une information indirecte et retardée sur la vitalité de la ME durant l’opération.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le développement d’un outil de monitorage per-opératoire de la moelle épinière (ME) renforcera les moyens disponibles pour la communauté médicale et chirurgicale, nécessaire à identifier précisément les zones fonctionnellement à risque durant l’acte opératoire, mais aussi les zones atteintes après une lésion de la ME ou pour suivre leur évolution afin de mesurer l’effet de nouvelles approches thérapeutiques (chirurgicales, pharmacologiques ou de rééducation). A terme, un tel outil permettrait pour le chirurgien de disposer d’une cartographie de la perfusion sanguine de la moelle épinière et donc de définir ou de modifier en per-opératoire la stratégie chirurgicale (zones de « moindre danger »).
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux sont soumis à une intervention chirurgicale réalisée en bloc opératoire sur champ stérile sous anesthésie générale et antalgie adaptée pendant toute la durée de la procédure, avec un recueil de données avec une sonde non invasive placée sur les vertèbres. L’ensemble de l’acte chirurgical et des mesures seront réalisés sur une période d’une journée, avec un temps d’anesthésie estimé à 4 heures : l’abord chirurgical est estimé à 1 heure et le recueil des mesures à 3 h sur animal vivant anesthésié. L’animal est mis à mort en fin de procédure, sans réveil d’anesthésie.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Etant donné la mise à mort de l’animal à la fin de l’expérimentation, les nuisances ou effets indésirables attendus sont inexistants, mise à part l’opération chirurgicale en elle-même qui sera encadrée par un protocole d’anesthésie et d’antalgie adapté permettant, comme chez l’homme, de réaliser un acte chirurgical dans des conditions adaptées et non délétères pour l’animal. Une possible réaction allergique à l’une des substances chimiques (anesthésie, stimulation) est toutefois toujours envisageable et conduire à une euthanasie anticipée.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux inclus dans l’étude sont mis à mort sans réveil, directement à la fin de la procédure pour éviter les douleurs post-opératoires. De plus, l’abord chirurgical avec l’écartement des muscles vertébraux et la réalisation d’une potentielle laminectomie nécessiteraient des soins post-opératoires conséquents et source de nuisances pour l’animal.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Le principe de 3R est au cœur de ce projet de recherche. L’un des objectifs d’une thèse réalisée par un doctorant du laboratoire, préalable à ce travail, est de proposer aux concepteurs de dispositifs médicaux des outils pour aider à la réduction du nombre d’expérimentations, grâce au prototypage virtuel. Pour le moment, le remplacement est malheureusement encore une perspective lointaine. En effet, aucun protocole in-vitro ou ex-vivo ne permet de reproduire fidèlement les conditions rencontrées au bloc opératoire, en particulier concernant la nature des tissus vivants et des flux sanguins. De plus, le bruit physiologique et l’ensemble de signaux parasites de l’environnement sont à considérer, sans oublier l’effet que peut avoir l’emploi des substances pharmacologiques, etc. Une première phase de test in-vitro sur banc d’essai est en cours et ramène des informations incomplètes, bien que précieuses. Des tests sur animaux sont donc inéluctables, afin notamment de calibrer nos modèles. En effet, différents biais (dans les propriétés optiques, notamment) sont présents dans ces modèles par rapport à la réalité de tests sur animaux (coagulation du sang, changement des propriétés des os suite à son retrait post-mortem, etc.). Sans expérimentation in-vivo, la validation du prototype de la sonde ne pourra être réalisée de manière certaine et son application chez l’homme ne pourra pas être entreprise. Le cochon représente le modèle animal le plus proche de l’homme en termes d’anatomie vertébrale et concernant son système cardiovasculaire.
2. Réduction
Nous avons d’ores-et-déjà réalisé une validation expérimentale informatique de la sonde à l’aide de logiciels/programmes développés au sein de notre laboratoire. De plus, nous avons réalisé des mesures préliminaires sur banc in-vitro. Enfin, des outils statistiques ont permis de s’assurer de la validation statistique de notre recueil futur. La validation du prototype est donc réalisée à ce jour 1) de manière informatique expérimentale et 2) in-vitro sur banc d’essai et 3) de manière statistique permettant d’envisager des résultats concluants in-vivo. Afin de limiter le nombre d’animaux, nous envisageons seulement deux (2) expérimentations pour la première phase de test du prototype de la sonde. Cela nous permettra, en premier lieu, de valider l’usage de la sonde en condition in-vivo par l’acquisition de valeurs de bases de monitorage de la ME, puis de s’assurer de la reproductibilité des mesures en comparant les jeux de données et de la viabilité en conditions in-vivo du prototype. Dans un deuxième temps, si la première phase in-vivo est concluante, une nouvelle série d’expérimentations sur un lot de de huit (8) animaux sera effectuée, sur une période de trois (3) ans, pour répondre notamment au caractère statistique et envisager le passage à l’homme.
3. Raffinement
Avant expérimentation, les animaux seront maintenus en groupes sociaux pour assurer les meilleures conditions de confort adaptées à leur espèce, dans des boxes avec des copeaux de bois au sol et enrichis avec des jouets en plastique et quelques friandises (e.g. morceaux de pommes). Durant toutes les expérimentations, les animaux seront maintenus sous anesthésie générale, avec administration d’antalgiques puissants (fentanyl IV), tout au long de la procédure et mis à mort sans réveil. Pendant toute la procédure, les principaux paramètres vitaux (température corporelle, fréquence cardiaque, pression télé-expiratoire en oxygène, etc.) seront monitorés par un appareillage conventionnel. La survenue de marqueurs d’une dégradation majeure de la condition de l’animal amènera à une euthanasie anticipée. Celle-ci n’est pas attendue compte tenu de la surveillance de l’animal par un vétérinaire anesthésiste étant en capacité de réagir si besoin.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
L’objectif de cette expérimentation chez le gros animal est de confirmer le principe de fonctionnement et la pertinence du dispositif développé pour une utilisation future sur l’humain. Certaines mesures avec le dispositif sont fortement contraintes par l’épaisseur des os et les dimensions des vertèbres. Elles doivent donc absolument être confrontées à des conditions proches de celles observées chez l’humain, que l’on retrouve chez le porc spécifiquement vis-à-vis de l’anatomie de ses vertèbres. De plus, le porc possède un système cardio-vasculaire proche de l’humain, avec une cartographie des artères responsables de l’alimentation sanguine de la ME analogue. Nous visons de jeunes animaux, adultes, d’une quarantaine de kilogrammes. L’objectif est d’avoir une ME anatomiquement proche de celle de l’homme. L’âge effectif des animaux est sans importance.