Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 30/09/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-950720)
Un bruit de sèche-cheveux de quinze secondes répété cinq fois sert à provoquer un stress émotionnel chez des souris porteuses d’un capteur cardiaque implanté sous la peau. 90 souris vont être utilisées, 50 dans des procédures d’un niveau de souffrance modéré et 40 d’un niveau léger, toutes tuées pour prélever leur cœur. Après quarante minutes d’anesthésie pour l’implantation et une semaine de repos, elles enchaînent cinq protocoles de stress, dont un exercice physique d’une demi-heure et trois injections intrapéritonéales sur animal conscient, l’inconfort lié aux sutures étant annoncé pour quatre semaines. Le porteur retient la souris parce que son cœur compte quatre cavités comme celui de l’être humain et parce que les arythmies apparaissent entre quatre et six mois chez les lignées génétiquement modifiées reproduisant cette maladie cardiaque héréditaire.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde. Parmi elles, les troubles du rythme sont une cause importante de mort subite. Ces troubles du rythme adviennent lors de conditions pathologiques telles que l’insuffisance cardiaque ou suite à des maladies génétiques par mutation d’une protéine impliquée dans le rythme cardiaque. Lors d’un stress aigu, les catécholamines naturellement produites par l’organisme entrainent une accélération du rythme cardiaque et une augmentation du débit de sang. Dans certaines maladies génétiques comme la CPVT (tachycardie ventriculaire polymorphe catécholergique), des mutations altèrent cette réponse au stress, causant des défaillances cardiaques allant parfois jusqu’à la mort subite. Dans les cellules cardiaques, le calcium constitue un élément essentiel à la régulation de la fréquence cardiaque. La CPVT est causée par une mutation d’un canal cardiaque pour le calcium, RYR2. L’objectif du projet est d’étudier les mécanismes impliqués dans les arythmies cardiaques en situation de stress sur des modèles de souris génétiquement modifiées qui miment cette maladie. Nous étudierons ainsi la réponse au stress de ces souris. Les souris mâles et femelles seront étudiées distinctement dans ce projet afin de déceler des différences potentielles basées sur le sexe.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Par ce projet, nous espérons mieux comprendre les mécanismes de régulation du canal au calcium RYR2 en réponse à un stress dans un contexte physiologique mais aussi dans un contexte pathologique. A court terme, il s’agit de mieux comprendre les mécanismes de cette maladie et à moyen terme, cela pourrait permettre de développer RYR2 comme une nouvelle cible thérapeutique. En effet, environ un tiers des patients atteints de tachycardie ventriculaire polymorphe catécholergique ne sont pas correctement pris en charge par les traitements actuels.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Afin d’enregistrer le rythme cardiaque, les animaux sont placés sous anesthésie générale pendant environ 40 minutes pour permettre l’implantation sous-cutanée d’un capteur électrocardiogramme. Les animaux reçoivent une analgésie pré- et post-opératoire. Après implantation de ces capteurs les animaux ont une période de repos d’une semaine. On évaluera ensuite la réponse au stress par l’enregistrement du rythme cardiaque, lors de 5 protocoles successifs. La réponse au stress sera provoquée par un exercice physique (environ 30 minutes), puis des injections intrapéritonéales de substances pharmacologiques (3 protocoles différents donc 3 injections différentes ; durée d’effet moins d’une heure) sur animal conscient et par des épisodes de nuisances sonores de courte durée (bruit de sèche-cheveux, 15 secondes, répétées 5 fois). D’autres animaux seront étudiés par échocardiographie, sous anesthésie générale. C’est une technique d’étude non invasive, qui dure environ 30 minutes.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Afin d’enregistrer le rythme cardiaque, les animaux sont sujets à une implantation sous cutanée de capteurs. Cela peut entrainer une douleur dues aux sutures ainsi qu’un inconfort de l’animal. La durée de cette nuisance est de 4 semaines (1 semaine de repos après implantation et 1 semaine de protocole expérimental puis échelonnement des euthanasies). Les protocoles expérimentaux pendant l’enregistrement du rythme cardiaque induisent un stress chez l’animal qui est nécessaire à l’expérience (stress pharmacologique par injection intrapéritonéale unique, stress émotionnel par nuisance sonore de courte durée).
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin de chaque procédure, les animaux sont euthanasiés afin de collecter le cœur. Cela nous permettra d’étudier l’expression et l’activité de notre protéine mutée d’intérêt. Ces études permettront une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans notre domaine d’étude.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Au vu du niveau de complexité et de la spécialisation des cellules cardiaques, aucun système d’étude in vitro ne permet actuellement d’analyser la fonction et le dysfonctionnement cardiaque. Ainsi le recours à des modèles animaux reste impératif. Le cœur est un organe complexe, composé anatomiquement de plusieurs compartiments et physiologiquement de plusieurs tissus spécialisés. De plus, notre étude porte sur la réponse du cœur (et ses défauts) en fonction du stress, en conditions physiologique et pathologique, il est donc indispensable d’étudier le cœur intégré à l’organisme ; les modélisations par ordinateur ne sont pas suffisantes pour mimer une telle complexité. Il est donc nécessaire pour l’évaluation de la fonction cardiaque d’utiliser un mammifère entier adulte afin de s’approcher le plus possible des mécanismes physiopathologiques humains. La souris est un bon modèle car les gènes étudiés sont conservés.
2. Réduction
Une planification à l’aide de logiciels de statistiques nous a permis de déterminer le nombre d’animaux minimum nécessaires pour obtenir des résultats fiables, pour chaque objectif du projet. De plus, au sein d’une procédure expérimentale, les lots de souris sont soumis à diverses techniques d’études afin de réduire le nombre d’animaux utilisés et maximiser le recueil de données sur les mêmes animaux. Afin d’utiliser au mieux les animaux à notre disposition issus des croisements de lignées, mâles et femelles seront étudiés. En fin d’expérimentation, les animaux seront euthanasiés et des expériences de biologie moléculaire et des études sur tissus ou cellules isolés seront effectuées afin d’optimiser les ressources à notre disposition et ainsi réduire le nombre d’animaux utilisés.
3. Raffinement
Les animaux élevés au sein de l’animalerie seront pris en charge et observés de leur naissance à leur euthanasie. Les cages des animaux seront enrichies et les animaux seront suivis par un personnel spécifiquement formé. Les animaux seront hébergés en groupes sociaux stables formés d’individus compatibles, dans une pièce où les paramètres environnementaux (température, hygrométrie, lumière) et sanitaires sont contrôlés. Les interventions chirurgicales se font sous anesthésie générale et les animaux reçoivent une analgésie pré- et post-opératoire. Les souris feront l’objet d’une surveillance quotidienne et de pesées régulières en fonction des procédures. Une grille de score a été définie, évaluant les paramètres suivants : apparence, comportement naturel, hydratation, signes cliniques et comportement provoqué. Des points limites, en fonction du score obtenu selon cette grille, ont été décidés, menant à l’administration d’analgésie supplémentaire ou à l’euthanasie.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris constitue un bon modèle cardiovasculaire car c’est un rongeur possédant un cœur à 4 cavités et une physiologie semblable à l’être humain. De ce fait, cette espèce est la plus couramment utilisée comme modèle d’étude de la fonction cardiovasculaire. De plus, il a été démontré que nos protéines d’intérêt retrouvées chez l’être humain ont des fonctions similaires chez la souris. Ainsi, ces animaux représentent un bon modèle sur le plan physiologique et génétique. Des souris adultes âgées de plus de 4 mois seront utilisées car les maladies cardiaques se déclarent essentiellement à l’âge adulte et il a été montré que dans les modèles CPVT de souris, les arythmies surviennent majoritairement entre 4 et 6 mois.