Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 02/05/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-913934)
200 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles subissent sous anesthésie une échocardiographie, un prélèvement sanguin puis une ligature chirurgicale de l’artère coronaire sous ventilation mécanique, pour provoquer un infarctus du myocarde, avant euthanasie à sept ou vingt-huit jours et prélèvement du cœur. Le porteur indique que la ligature peut être douloureuse et que la dysfonction cardiaque peut entraîner perte de poids, baisse d’activité et défaillance multiviscérale pouvant conduire au décès. Il conclut qu’aucun modèle in vitro ne rend compte de l’adaptation post-infarctus et que le recours à un cœur battant rend l’animal « indispensable ».
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’objectif est d’étudier le rôle et la signalisation des contraintes mécaniques dans l’adaptation du muscle cardiaque post-infarctus. Après un infarctus du myocarde, la zone morte se retrouve « étirée » par les fibres musculaires voisines viables qui tentent de maintenir une pompe cardiaque efficace. Ce signal mécanique atypique, traduit par des récepteurs cellulaires, va permettre la réexpression des molécules impliquées dans le développement cardiaque, et permettre ainsi une réparation tissulaire adaptée. Nos travaux préliminaires sur les cœurs explantés de patients greffés pour défaillance cardiaque d’origine ischémique (absence d’oxygénation) semblent confirmer un lien entre la réaction des cellules microvasculaires du cœur aux déformations mécaniques et la nature de cicatrice. Le modèle expérimental d’infarctus par ligature coronaire chez la souris nous permet d’établir une corrélation entre observations histologiques, stress mécanique et fonction cardiaque mesurée par échographie, à la fois en cas d’évolution favorable et néfaste. Nous pouvons ainsi coupler le comportement mécanique des parois cardiaques par imagerie non invasive sur un animal vivant, avec une analyse biologie et moléculaire à l’échelle cellulaire, afin de prédire la survenue d’une insuffisance cardiaque et l’impact de certaines thérapeutiques.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
La compréhension des processus biologiques impliqués dans le remodelage du ventricule gauche après infarctus permettra de prédire, par méthode non invasive, l’apparition d’une dysfonction myocardique en se basant sur l’analyse des contraintes mécaniques autour de la zone de l’infarctus. Nous pourrons alors envisager les options thérapeutiques adaptées pour prévenir ou contrôler la progression de l’insuffisance cardiaque causée par un infarctus.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Tous les animaux subiront une échocardiographie de départ sous anesthésie générale (10 minutes) pour évaluer la fonction cardiaque initiale. Un prélèvement sanguin sous anesthésie gazeuse (10 secondes) sera effectué, afin de suivre l’évolution des niveaux circulants de biomarqueurs. Enfin, une ligature de l’artère coronaire chirurgicale sera réalisée sous anesthésie générale et analgésie avec ventilation mécanique (30 minutes), afin d’induire un infarctus. Un premier groupe sera euthanasié après nouvelle échocardiographie (sous anesthésie générale) et prélèvement sanguin à J7, un deuxième groupe sera réévalué par échocardiographie (sous anesthésie générale) et prélèvement sanguin à J7 et J28 puis euthanasié.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La procédure de ligature coronaire chirurgicale peut être douloureuse pour l’animal. La dysfonction cardiaque résultant de l’infarctus peut entraîner dans les jours suivants une perte de poids, une réduction de l’activité ou de la mobilité, un stress, un comportement anormal, une défaillance multiviscérale pouvant conduire au décès. Il existe un risque minime mais possible d’irritation/inflammation de la suture.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux seront euthanasiés afin d’étudier sur les coeurs la corrélation histologique et moléculaire avec l’analyse mécanique par échographie. Le cœur des animaux sera prélevé pour analyses tissulaires afin d’approfondir les connaissances dans ce domaine.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Aucun modèle in vitro ne permet de rendre compte de la complexité des interactions entre le sang et les tissus, ainsi que les interactions cellulaires et moléculaires impliquées dans l’adaptation ventriculaire post-infarctus. Le recours à un modèle animal est indispensable pour valider in vivo les hypothèses soulevées chez l’homme. De plus, l’étude de la fonction cardiaque nécessite un cœur battant et donc l’utilisation d’animaux vivants. Néanmoins, lorsque celà est possible, nous utiliserons des cellules cardiaques issues du myocarde afin de valider certaines de nos hypothèses in vitro.
2. Réduction
Afin de réduire le nombre d’animaux, nous nous sommes basés sur des études préalablement publiées dans la littérature ainsi que sur les travaux antérieurs réalisés au sein du laboratoire afin de calculer le nombre minimum nécessaire mais suffisant d’animaux à utiliser pour valider notre hypothèse.
3. Raffinement
Afin de minimiser le stress des animaux, ceux-ci seront placés en groupe avec des éléments d’enrichissements comme des bâtons à ronger, des éléments permettant la nidification ainsi qu’un accès illimité à la nourriture et l’eau de boisson. Les animaux seront surveillés visuellement quotidiennement. La mise en place de nourriture humidifiée dans la cage, l’hydratation et l’application d’un gel hydratant au niveau des yeux pourront être effectués. Un anti-douleur est administré avant et après l’intervention, et au décours à la demande. Le suivi de la fonction cardiaque par échographie, technique non invasive et indolore, est réalisé sous anesthésie gazeuse. Parallèlement, un suivi clinique des animaux sera effectué quotidiennement jusqu’à J7, puis tous les 2 jours. Nous mettrons pour cela en place une grille de score (comme en clinique) pour suivre l’évolution des animaux. Les critères sont les suivants: perte de poids, apparence, conscience, activité physique, réponse à un stimulus, yeux, respiration. L’apparition de signes importants de douleurs ne pouvant être traités par l’analgésie aura pour conséquence l’euthanasie des animaux.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le modèle d’ischémie myocardique (blocage mécanique de la vascularisation du myocarde) par ligature coronaire chez la souris est un modèle très largement utilisé pour étudier les mécanismes de l’infarctus ainsi que pour tester différentes approches pharmacologiques. L’utilisation de la souris nous permet de cibler les molécules d’intérêt et de détailler les mécanismes étudiés grâce à la disponibilité de souris génétiquement modifiées et d’un large choix de réactifs adaptés. Souris adultes (environ 10-12 semaines). Nous travaillons avec des animaux jeunes mais au développement mature afin d’éviter l’impact du vieillissement