Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 03/04/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-893890)
Sept cochons vont passer trois à cinq heures sous anesthésie profonde, sans jamais se réveiller. Chacun reçoit des cathéters dans la veine jugulaire et la carotide, une craniotomie avec pose d’un implant à ultrasons, puis des injections et des examens IRM destinés à mesurer l’ouverture de la barrière hémato-encéphalique. Le porteur reconnaît que les ultrasons peuvent provoquer une micro-hémorragie localisée et une hausse locale de température, et fixe l’effectif à six animaux dans sa rubrique réduction alors que sept sont déclarés. Le choix du porc tient à son poids et au volume de sa tête, proches de ceux de l’humain, et au fait que les animaux de plus de 45 à 50 kg ne rentrent pas dans les installations du laboratoire.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les systèmes de génération d’ultra-sons pour ouvrir la barrière hémato-encéphalique (BHE) sont utilisés dans le traitement de certains cancers du cerveau. Leur utilisation pour d’autres maladies cérébrales à ouvert de nouveaux espoirs. Cependant, leur utilisation pour des méthodes ne visant pas la destruction cellulaire, requière de nouveaux tests et mise au point en recherche pré-clinique. Ce projet est une collaboration entre des entreprises privées et un laboratoire publique. Grâce à une première collaboration sur modèle rongeur, nous avons pu optimiser les paramètres acoustiques et développer une nouvelle méthode d’analyse d’image utilisant 2 marqueurs de perméabilité membranaires afin de mieux quantifier l’ouverture de la BHE. L’objectif technique de la présente étude pré-clinique vise à valider notre méthode et sa performance sur un modèle plus proche de l’homme (pour les paramètres ultrasonores d’ouverture de la BHE), sur une autre modalité d’imagerie plus proche de la clinique (IRM) en comparant deux agents de contrastes de tailles différentes.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
L’objectif moyen-terme du projet vise à permettre le démarrage des essais cliniques dans le traitement de maladies cérébrales afin d’évaluer si la méthode permet d’augmenter l’entrée des médicaments dans le cerveau. En effet, une première version du système est déjà utilisée en cancérologie. Néanmoins, l’utilisation à des fins de protection cellulaire et non de destruction cellulaire, pour d’autres pathologies cérébrales nécessite une meilleure caractérisation et calibration du système ultrasonores de sorte à ne pas induire de lésions thermiques. L’intérêt long-terme réside l’utilisation de cette méthode en pratique clinique courante dans le traitement pharmacologique des maladies cérébrales.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
L’animal est anesthésié profondément tout au long de l’expérimentation, jusqu’à l’euthanasie, soit environ 3-5h. L’expérimentation consiste en : – La pose de cathéters au niveau de la veine jugulaire et de la carotide – D’une craniotomie avec mise en place d’un implant – L’injection des produits d’intérêt par le cathéter, activation de l’implant et examens IRM
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Deux effets liés au traitement par ultrasons peuvent survenir : une augmentation locale de la température de 1,5°C (n’engendrant donc pas de brûlure du tissus) et une micro-hémorragie localisée (ne remettant pas en cause la vie de l’animal pendant l’expérimentation et n’entrainant ni douleur, ni souffrance, ni angoisse sur l’animal anesthésié). Il s’agit de procédure sans réveil après l’expérimentation.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Il s’agit d’une procédure sans réveil. La chirurgie prévue dans le protocole ne permet pas une récupération sans nuisance majeure pour l’animal. Tous les animaux seront euthanasiés à l’issu de la procédure.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
L’ouverture de la barrière hémato-encéphalique par ultrasons a déjà été validée sur modèle in vitro, sur un modèle in vivo de rongeur et est déjà utilisé en clinique dans le traitement de certaines tumeurs cérébrales. Dans ce dernier cas, les ultrasons permettent de favoriser l’entrée de chimiothérapies dans la tumeur et génèrent un effet thermique destructeur supplémentaires. L’application à des pathologies dans lesquelles on voudrait apporter un traitement pharmacologique sans destruction cellulaire requière une amélioration et une évaluation du protocole de stimulation ultrasonore. L’impact sur le cerveau nécessite d’expérimenter sur animaux. Notre étude antérieure réalisée sur la souris a permis de tester un nombre important de configuration ultra-sonores et le présent projet vise à valider les meilleurs sur le modèle pré-clinique de porc.
2. Réduction
– Les effectifs ont été calculés au plus juste pour obtenir des résultats statistiquement exploitables : le nombre d’animaux a été fixé à 6 afin de pouvoir comparer la diffusion des deux agents de contraste. Cette procédure étant une preuve de concept expérimentale sur gros animal, une augmentation des effectifs pour avoir plus de puissance statistique n’est pas nécessaire. – Afin de réduire le nombre d’animaux, nous réaliserons des tests de positionnement, de chirurgies et d’imagerie sur des animaux en post-mortem, à la fin d’autres protocoles expérimentaux. Ceci nous permettra d’acquérir une expérience pour réaliser notre procédure dans les meilleures conditions. – Enfin, l’utilisation de l’imagerie IRM permet de limiter le nombre d’animaux, chaque animal étant son propre contrôle.
3. Raffinement
L’intégralité de l’expérimentation (depuis la pose des cathéters jusqu’à la mise à mort de l’animal) sera réalisée sous anesthésie générale profonde et sous couverture analgésique adaptée . En outre, une partie de la chirurgie prévue dans ces procédures est une chirurgie acquise depuis longtemps par nos expérimentateurs : pré-anesthésie, pose de voie centrale veineuse et artérielle. La partie nouvelle de chirurgie, à savoir l’implantation du système à ultrasons, sera travaillée sur des animaux d’autres protocoles en cours, en post-mortem. Une fois les protocoles réalisés, notre équipe viendra travailler, en présences de neuro-chirurgiens afin d’acquérir les gestes adéquats à la réalisation du protocole. Le protocole ne commencera qu’après cette étape, et l’assurance que les gestes sont maîtrisés.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Suite à notre étude sur la souris, réalisée pour tester et affiner les paramètres ultrasonores utilisés et mettre au point une nouvelle technique d’analyse d’image permettant de quantifier l’ouverture de la BHE, et avant de pouvoir proposer des essais cliniques chez l’homme, nous avons choisi le porc qui est un bon modèle animal pré-clinique et qui permet d’utiliser le matériel d’usage clinique (poids de corps, volume de la tête et volume sanguins sont assez proches de ceux de l’homme) et de valider l’ouverture de la BHE et l’innocuité sur le tissu cérébral par l’IRM clinique. En outre, les protocoles déjà en cours au sein du laboratoire, nous permettrons d’acquérir les gestes chirurgicaux nécessaires, en amont de la phase pilote, sur des animaux en post-mortem. Nous utiliserons de jeunes porcs d’environ trois mois ayant un poids compris entre 35 et 40 kg. Notre laboratoire a une bonne expérience de l’utilisation de ces animaux, à cet âge. En effet, les résultats obtenus ont fait l’objet de nombreuses publications, issues de notre laboratoire. En outre, pour des raisons pratiques, les animaux de plus de 45-50 kg sont non adaptés à nos installations La taille de ces animaux sera suffisante pour l’implantation et la réalisation des images. Ces tailles seront comparables et transposables à des données cliniques.