Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 13/08/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-579947)
Irradiées au rayonnement gamma sur le corps entier à l’âge de 15 mois, transportées entre trois établissements, 375 souris subissent des échographies mensuelles sous anesthésie, des courses sur tapis, des mesures de pression à la queue en tube de contention, une stimulation transœsophagienne et une ouverture du thorax sans réveil. Les procédures vont d’un niveau de souffrance modéré à sévère, et toutes les souris sont tuées pour prélever cœur et poumons. Le projet vise à alimenter les normes de radioprotection en simulant l’exposition de personnes âgées vivant en territoire contaminé après un accident nucléaire. Le porteur écrit que l’irradiation « n’entraine ni douleur ni brulure » et que l’hypertension induite « sera indolore », dans le même texte où il signale un risque d’hémorragie lors de la chirurgie thoracique et un arrêt cardiaque possible sous anesthésie.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La présente demande concerne un projet préalablement autorisé pour lequel nous devons effectuer une étape nécessitant une expertise spécifique non disponible en interne. Aucun animal supplémentaire n’est donc ajouté ici par rapport au projet principal déjà autorisé. Actuellement, des résultats préliminaires ont mis en évidence un effet des doses faibles à modérées (inférieur ou égal à 500mGy) sur le développement d’arythmies atypiques à long terme et également l’observation d’un remodelage des vaisseaux pulmonaires. Il parait alors intéressant de vérifier le rôle du système nerveux sympathique et de l’hypertension artérielle pulmonaire sur la physiologie et le maintien de la fonction cardiaque. L’impact de l’âge au moment de l’irradiation sera évalué à partir de la dose 100mGy pour laquelle il y a le début de développement de maladies cardiovasculaires et également des troubles du rythme dans le contexte de l’exposition faible. L’objectif de ce projet sera d’évaluer la potentialisation ou non de l’âge sur un modèle expérimental d’exposition externe unique aux rayonnements gamma corps entier. Les effets des doses faibles à modérées de rayonnements ionisants gamma à long terme sur le coeur et les vaisseaux du poumon seront évalués afin d’apporter des réponses très attendues quant aux questions des effets biologiques pouvant induire des pathologies non-cancéreuses comme les pathologies cardiovasculaires pour permettre d’alimenter le système de radioprotection. En mimant une exposition à des doses faibles à modérées, ce projet sera complémentaire aux études épidémiologiques et permettra d’apporter des réponses notamment dans les gammes de doses où les études épidémiologiques manquent de puissance statistique. Ce projet se déroulera dans 3 établissements utilisateurs.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet permettra d’obtenir de nouvelles connaissances d’un point de vue mécanistique sur l’impact de l’âge au moment de l’exposition et les effets à long terme d’une exposition de doses faibles à modérées sur le système vasculaire (pulmonaire et cardiaque), le système nerveux sympathique cardiaque et sur le développement de troubles du rythme radio-induite afin d’améliorer et d’actualiser les connaissances et participer à la détermination des normes en radioprotection pour des institutions du domaine de la radioprotection.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Tous les animaux seront transportés pendant 5 min de l’EU1 à l’EU2. Certains animaux seront exposés aux rayonnements gamma (EU2) pendant 3 min à 1h. L’irradiation aux doses utilisées dans le projet n’entraine ni douleur ni brulure que ce soit pendant l’irradiation ou après. Seules des modulations d’expression des protéines et une légère diminution de la fonction cardiaque ont été observées à long terme, sans conséquence clinique pour les animaux. Tous les animaux seront transportés pendant 5 min de l’EU2 à l’EU1. Certains animaux subiront des échographies (20 min) effectuées sous anesthésie (EU1) avant, 5 jours après irradiation puis tous les mois jusqu’au transport vers l’EU3. Certains animaux seront soumis à deux expériences de course sur tapis (EU1) pendant 10 min suivies d’une échographie d’environ 6 min qui seront réalisées à une semaine d’intervalle par rapport à l’échographie cardiaque. Les animaux auront donc 2 fois 2 anesthésies à une semaine d’intervalle. Pour ces animaux, la pression artérielle sera aussi mesurée à la queue (EU1) sur animaux vigiles (procédure indolore de 10 min) après accoutumance à la contention pendant 5 jours ce qui permet de limiter autant que possible le stress de la manipulation. Les animaux seront placés 10 minutes, 1 fois par jour pendant 5 jours dans un tube à contention. Cette mesure sera prise 5 fois : 1 fois par mois à une semaine d’intervalle avec les échocardiographies. L’hypertension induite dans les modèles utilisés n’est pas très forte et sera indolore pour les animaux. Ces souris seront ensuite transportées (30 min) vers l’EU3 et une semaine d’acclimatation sera réalisée. Ils seront anesthésiés et analgésiés à 4 jours d’intervalle une fois pour des stimulations transoesophagiennes de 5 min (EU3) et une fois pour la prise de pression artérielle pulmonaire, procédure chirurgicale sans réveil (EU3). Tous les animaux subiront un prélèvement de sang effectué sous anesthésie/analgésie avant l’euthanasie par une méthode réglementaire.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
L’irradiation à de faibles doses n’entraine pas de douleur ni de brulure aux animaux, seules des modulations d’expression protéique et une légère diminution de la fonction cardiaque a été observée à long terme. L’hypertension induite dans les modèles utilisés n’est pas très forte et sera indolore pour les animaux. Néanmoins un stress (peur ou détresse) des animaux est possible lors de la mise en boite d’irradiation (375 animaux) et lors des mesures de de pression artérielle (125 animaux) même s’il y a habituation au tube à contention. Les procédures avec aiguille (375 animaux) peuvent potentiellement conduire à une douleur, à une peur et à des infections. Le transport animaux (375 animaux) entre les sites peut engendrer une peur temporaire et un stress thermique de courte durée. Les animaux subiront certains actes chirurgicaux qui pourront entrainer de la douleur palliée par une administration préalable d’analgésique. Lors de la procédure chirurgicale sans réveil, il peut y avoir une hémorragie. Ces actes chirurgicaux sont réalisés sous anesthésie et seront suivis de l’euthanasie de l’animal, sans qu’il ne reprenne conscience. L’anesthésie peut aussi entrainer un arrêt cardiaque.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin de la procédure toutes les souris seront euthanasiées pour prélever des organes (coeur et poumons) qui permettront une analyse histologique complétant les analyses fonctionnelles réalisées sur tous les animaux de ce projet.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Pour mimer l’exposition corps entier de résidents âgés vivants en zone contaminée après un accident nucléaire par exemple celui de Tchernobyl, il est nécessaire d’avoir recours à une exposition externe à des doses faibles de rayonnements ionisants gamma (imitant les rayonnements ionisants du CS137) sur un modèle intégré (cardiomyocytes et fibres nerveuses). De plus, les études in vitro présentent des limites pour l’évaluation des mécanismes au niveau cellulaire après une exposition à des doses faibles à modérées et ne permettent pas d’identifier des processus physiologique et/ou physiopathologique comme la régulation de la pression artérielle ne peuvent être évalués qu’in vivo, tout comme l’évaluation de la fonction cardiaque, c’est pourquoi ce projet nécessite des modèles murins. Néanmoins pour une partie du projet, dès que possible, les voies et les molécules impliquées seront étudiées in vitro sur des cellules en culture. Néanmoins, il est très difficile d’obtenir des cellules de provenant de souris âgées et de maintenir ces cultures cellulaires au-delà de 3 semaines dû au vieillissement cellulaire et aux cycles limités des cellules.
2. Réduction
Au total, 375 animaux seront utilisés dans ce projet. Le nombre de 25 animaux par groupe a été établi avec l’utilisation d’outils statistiques permettant d’optimiser la puissance de l’étude et avec notre expérience concernant ce type d’analyses et ces modèles murins pour être au minimum. De plus on considère une mortalité possible due à la longévité des souris âgées pour nos groupes qui seront gardés pendant 3 mois post-irradiation, on constituera des groupes de 25 animaux pour obtenir un nombre d’animaux suffisant pour nos analyses statistiques. Si nous n’observons pas de mortalité tous les animaux seront pris en compte pour nos résultats.
3. Raffinement
Les volumes injectés sont les plus petits possibles en accord avec le poids de l’animal. Les animaux sont pesés en début de procédure et avant la chirurgie. Un analgésique est administré en sous cutané pour atténuer la douleur de l’ouverture du thorax. Lors des différents protocoles, un arrêt cardiaque durant l’anesthésie sera traité par massage cardiaque. La profondeur de l’anesthésie sera vérifiée en testant l’absence de réflexe de retrait de la patte (après pincement). Les infections ou blessures éventuelles seront traitées localement par application d’antiseptique, crème antibiotique ou par administration d’antibiotique. Les animaux seront stabulés en portoirs ventilés avec eau et nourriture ad libitum. La température et l’hygrométrie seront contrôlées et monitorées. Le cycle d’éclairage est de 12h par jour (6h-18h). Les animaux sont hébergés à plusieurs et le milieu est enrichi avec des lanières de papier, morceau de bois et maison en carton. En cas de bagarres, les animaux pourront être isolés. Les souris seront suivies de façon hebdomadaire. Elles seront pesées régulièrement une fois par mois. Tout signe de prostration de l’animal, de blessures importantes dues aux bagarres entrainera l’euthanasie anticipée. Pendant l’ensemble des procédures, une surveillance quotidienne sera effectuée par les zootechniciens et hebdomadaire par le porteur de projet. Le transport des animaux (entre EU1 et EU3) se fera dans un véhicule climatisé et les animaux seront placés dans des boites de transport avec litière et gel hydrique. La durée de transport srea de 30 min. Si avant ou après le transport un animal montre des signes de souffrance (locomotion, isolement, apparence) lié, il sera euthanasié. Les EU1 et EU2 étant dans le même bâtiment, le transport se fera dans des boites de transport avec litière.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Ce projet vise à déterminer l’impact de l’âge sur le développement de pathologies cardiovasculaires (hypertension artérielles pulmonaire, cardiomyopathies) et également des troubles du rythme cardiaque chez des souris irradiées en corps entier avec des rayonnements gamma à faible dose et ce afin de mimer des effets secondaires à long terme de l’exposition des personnes âgées en territoire contaminé post accident nucléaire. Les souris seront âgées de 15 mois au moment de l’irradiation car ça correspond au début de la vieillesse chez la souris. Des souris C57BL/6 males âgés seront utilisées pour ce projet afin de pouvoir comparer avec les études déjà effectuées sur des souris mâles jeunes. Il est prévu par la suite d’évaluer les effets de l’irradiation faible dose sur des souris femelles jeunes et âgées.