Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 10/02/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-926601)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La résistance aux antibiotiques est un problème mondial qui cause de nombreux décès chaque année, dont plus de 25 000 en Europe et 1,3 million dans le monde en 2019. Certaines bactéries sont particulièrement préoccupantes et reconnue par l’Organisation mondiale de la santé comme un danger prioritaire. Ces bactéries sont particulièrement problématiques, car elles peuvent survire longtemps sur les surfaces et développe facilement des résistances en échangeant des gènes avec d’autres bactéries. Elles causent souvent des infections graves dans les hôpitaux, surtout en soins intensifs. Pour combattre cette menace, un projet européen développe des versions inhalables d’un antibiotique actuellement testé en clinique par injection. Cinq formulations différentes de cet antibiotique sont à l’étude pour renforcer son efficacité contre ces infections graves. L’avantage de cet antibiotique est de provoquer moins de résistances que d’autres antibiotiques inhalés tout en étant plus efficace. En l’administrant directement dans les poumons, on atteint une forte concentration au niveau de l’infection, en limitant la diffusion dans le reste du corps et en réduisant ainsi les risques de toxicité. Les premiers tests en laboratoire sont encourageants. La prochaine étape consiste à tester ces formulations chez des rats infectés pour voir si cette administration directe est plus efficace qu’une injection.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Des tests in vitro de stabilité, d’aérosolisation, de toxicité pour les cellules humaines et d’efficacité antimicrobienne ont été réalisés dans un premier temps, avec des résultats prometteurs. La prochaine étape cruciale consiste à mener des expériences in vivo pour faire progresser le projet vers l’utilisation chez l’humain. Les études in vivo sont indispensables, car aucun modèle in vitro ne peut reproduire intégralement l’ensemble complexe des facteurs influençant l’efficacité et la tolérance d’un antibiotique administré par inhalation. Les études in vivo sur des modèles animaux offrent une évaluation exhaustive de l’administration de médicaments par voie pulmonaire, englobant tant les considérations d’efficacité que de sécurité. Ces études permettent de vérifier la distribution du médicament dans les tissus et d’identifier d’éventuels effets secondaires ou toxicités non détectables in vitro, assurant ainsi une compréhension plus approfondie et une optimisation de la thérapie avant les essais cliniques sur l’homme.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Tous les animaux vigiles recevront deux injections à 5 jours d’intervalle dans le cadre d’un traitement immunosuppresseur (durée : 30 secondes par injection). Ils participeront également à des séances d’habituation au maintien en contention dans le dispositif utilisé pour l’administration par aérosol. Ces séances, réalisées quotidiennement sur 5 jours, verront leur durée augmenter progressivement de 2 à 10 minutes maximum. Tous les rats seront soumis à une infection bactérienne pulmonaire induite par intubation sous anesthésie gazeuse, effectuée une seule fois (durée : 10 minutes). Une couverture antalgique sera administrée à tous les rats, soit par des injections en condition vigile toutes les 6 heures (1 à 4 administrations, durée : 30 secondes par injection), soit via l’eau de boisson. Une partie des rats vigiles (48 animaux) recevra un traitement antibiotique de référence par injection (durée : 5 minutes), tandis que les 384 autres recevront l’antibiotique par voie d’aérosol (durée : 10 minutes). Un lavage pulmonaire et un prélèvement sanguin seront réalisés sous anesthésie et antalgie à des moments définis. Chaque rat subira un seul prélèvement (durée : 2 minutes).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
– Injections: légère douleur, brève et transitoire. – Induction et réveil de l’anesthésie : inconfort mineur et éphémère. – Injection de l’immunosuppresseur : perte de poids liée à une diminution de l’appétit et à des troubles gastro-intestinaux. – Induction de l’infection pulmonaire : inconfort modéré pendant et après l’induction, atténué par l’administration d’antalgiques. Une perte de poids inférieure à 15 % est attendue, accompagnée de prostration et d’une réduction de la mobilité pendant les 24 heures suivant l’infection. – Traitement : inconfort léger pendant les 10 minutes d’exposition au système d’inhalation, réduit grâce à une phase d’habituation progressive.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux à la fin de chaque procédure seront tous mis à mort pour réaliser des prélèvements de tissus pour évaluer la prolifération bactérienne
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
À ce jour, il est encore impossible de remplacer complètement l’utilisation des animaux pour cette étude, car les modèles de laboratoire (in vitro) ou informatiques (in silico) ne peuvent pas reproduire tous les paramètres nécessaires pour évaluer l’efficacité et la sécurité des antibiotiques administrés par inhalation. Cependant, des progrès importants ont été réalisés sans utiliser d’animaux vivants. Des tests en laboratoire ont démontré que le nouvel antibiotique est efficace contre de nombreuses souches bactériennes cliniques. De plus, des recherches ont permis d’identifier les meilleures formulations pour une administration par inhalation. Des expériences ont ensuite été menées sur des poumons de rat isolés et perfusés, en collaboration avec un laboratoire européen. Cette méthode, qui n’implique pas d’animaux vivants, a fourni des informations essentielles sur la capacité des formulations à garantir une exposition prolongée dans les poumons, réduisant ainsi le recours aux animaux vivants. La prochaine étape sera de confirmer ces résultats sur des animaux dans un modèle d’infection pulmonaire, une validation indispensable avant de passer à des études chez l’humain.
2. Réduction
Pour limiter l’utilisation d’animaux dans cette étude, une seule souche bactérienne sera testée. Cette souche a déjà été validée lors d’études précédentes sur des souris. La quantité de bactéries à administrer dans les poumons a été soigneusement déterminée et optimisée grâce à ce modèle, garantissant des résultats fiables. Le nombre d’animaux utilisés sera réduit au strict minimum nécessaire pour détecter les différences entre les traitements. Les groupes témoins seront partagés entre les différentes formulations testées, ce qui contribuera également à réduire le nombre total d’animaux impliqués. En outre, les évaluations des différentes formulations, développées par plusieurs laboratoires européens, seront centralisées dans notre laboratoire. Cette centralisation permettra d’éviter la duplication des expériences, notamment pour les contrôles, et d’optimiser les ressources disponibles.
3. Raffinement
Les rats suivront une période d’acclimatation minimale de 8 jours et seront hébergés dans des cages standards installées sur des portoirs ventilés, avec un enrichissement comprenant de la sciure, des tunnels pour se cacher et des bâtonnets à ronger. Chaque cage sera limitée à deux animaux, et les groupes ne seront pas modifiés par la suite. Les rats vigiles évolueront dans un environnement ayant une température constante avec un taux d’humidité contrôlé, bénéficiant d’un accès libre à la nourriture et à l’eau. La luminosité sera régulée avec une alternance jour/nuit respectant leur cycle veille/sommeil. À partir du 9ᵉ jour, les rats seront progressivement acclimatés aux tubes de maintien du système de génération des aérosols médicamenteux. Le protocole commencera par une exposition de 2 minutes à un aérosol de solution physiologique, avec une augmentation progressive de la durée au cours des 5 jours suivants : 4 minutes au jour 10, 6 minutes au jour 11, et ainsi de suite jusqu’à 10 minutes au jour 13. Les conditions d’asepsie seront rigoureusement respectées pendant l’infection et les traitements. Les rats resteront dans leurs cages d’origine tout au long de l’étude pour éviter tout stress additionnel. Chaque animal sera surveillé au moins deux fois par jour, avec un suivi précis de son état à l’aide d’une grille d’évaluation permettant de détecter rapidement tout signe de mal-être et d’intervenir si nécessaire. Les rats seront anesthésiés et bénéficieront d’une couverture antalgique avec un dérivé morphinique tout au long des expérimentations
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Les expériences seront menées chez les rats pour plusieurs raisons. Tout d’abord, leur système respiratoire présente des similitudes importantes avec celui des humains, tant par sa structure que par ses mécanismes de défense contre les infections respiratoires. Cela en fait un modèle pertinent pour étudier l’efficacité des traitements. Les rats de 7 semaines ou plus permettent également de prélever des quantités suffisantes de liquide de lavage pulmonaire, indispensable pour mesurer la concentration de l’antibiotique étudié dans les poumons. Ces mesures aident à comprendre comment le médicament agit dans les poumons et à évaluer son efficacité contre les infections. En outre, les méthodes utilisées, comme l’administration de médicaments par aérosols et le prélèvement de liquide pulmonaire, sont bien maîtrisées chez les rats.