Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 2022-09-12 00:00:00
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-951443)
22 cochons vont être utilisés, tous tués à l’issue pour prélèvement de tissus, dans des procédures classées en niveau de souffrance sévère. Chaque animal subit une chirurgie de deux heures pour provoquer un trouble du rythme et implanter un pacemaker, puis une greffe de cellules cardiaques issues de cellules souches humaines, avant un mois de surveillance. Le porteur indique que les tirs de radiofréquence ou un dysfonctionnement du pacemaker peuvent tuer l’animal en cours de procédure. Il reconnaît que les organoïdes permettent des études in vitro mais conclut que ce système ne sera jamais aussi représentatif que le modèle porcin.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont la principale cause de décès dans le monde. Elles se manifestent par un dysfonctionnement du cœur au niveau circulatoire mais aussi au niveau électrique. Notre projet porte sur le dysfonctionnement du noeud sino-atrial (NSA – ensemble de cellules dans l’oreillette droite) qui est le principal stimulateur cardiaque qui contrôle la fréquence cardiaque tout au long de la vie. Son mauvais fonctionnement en raison d’une maladie congénitale ou du vieillissement, entraîne un ralentissement de la fréquence cardiaque et une circulation sanguine inefficace, ce qui nécessite un traitement par l’implantation d’un stimulateur cardiaque électronique. Or ces équipements présentent plusieurs inconvénients, notamment un risque d’infection, une durée de vie de batterie limitée et l’incapacité de s’adapter aux changements de taille du cœur chez les patients. Notre laboratoire a développé ces dernières années une technique capable de générer des cellules cardiaques contractiles in vitro (appelées hiPSC-CMs), dérivées de cellules de patients, et qui pourraient offrir une thérapie alternative de stimulateur biologique dans laquelle le NSA défaillant serait remplacé par greffe cellulaire. Dans ce contexte, nous souhaitons étudier l’impact d’une telle greffe chez un modèle porcin souffrant de troubles du rythme cardiaque.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le dysfonctionnement du NSA est fréquent et considéré comme facteur de risque cardio-vasculaire. Il engendre des frais d’hospitalisation majeurs pouvant être réduits par une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques liés au traitement (ici un pacemaker biologique). Si la greffe de cellules souches permettait la reprise de l’activité cardiaque, cela offrirait une opportunité exceptionnelle d’étudier le développement et la fonction d’un pacemaker cardiaque humain, de modéliser des maladies qui affectent cette sous-population de cellules cardiaques et de concevoir la médecine régénératrice pour les patients souffrant d’insuffisance cardiaque.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Au cours de cette procédure, les animaux subiront une chirurgie de deux heures maximum pour induire un trouble cardiaque et implanter un pacemaker. Une semaine après la pose du pacemaker, ils bénéficieront d’une greffe de cardiomyocytes et seront surveillés quotidiennement pendant un mois. A la fin de la procédure, ils seront mis à mort et des tissus seront prélevés pour analyse.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les principales nuisances pour l’animal sont plus liées au modèle lui même qu’à la présence d’une douleur pour laquelle les procédures de prise en charge sont bien maîtrisées (injection d’un morphinique au cours de l’intervention, administration post-opératoire d’anti-douleurs et anti-inflammatoires). En effet, la création de ce modèle pourrait entraîner la mort de l’animal à plusieurs moments : soit en cours d’intervention à cause des tirs de radiofréquence avant la pose du pacemaker, cette situation n’est pas anticipable et sera dépendante des individus ; soit pendant la phase de surveillance des animaux, ce qui pourrait être lié à un dysfonctionnement du pacemaker. Un rejet de greffe est envisageable mais au vu de la petite quantité et du lieu d’injection des cellules, nous nous attendons à une réaction inflammatoire locale sans effet sur l’état général de l’animal. Au cours des phases de surveillance, et au delà des soins apportés pour une bonne cicatrisation suite à l’opération, la surveillance des animaux sera très rigoureuse, notamment par l’évaluation quotidienne du comportement de l’animal et de son état de conscience évalué par une grille de score.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux seront mis en mort en fin de procédure pour réaliser des prélèvements tissulaires.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Le but de l’étude sera d’approcher au maximum du modèle humain en déterminant les conditions de greffe d’un pacemaker biologique issus d’organoïde de hiPSC-CMs, permettant à l’avenir de remplacer les pacemakers électroniques. Bien que les organoïdes représentent une avancée significative pour la recherche en permettant de réaliser des études in vitro pour comprendre la toxicité et l’action d’une molécule pharmacologique, ou pour mieux comprendre la complexité du vivant, ce système ne pourra jamais être aussi complet et représentatif que le modèle animal. C’est pourquoi, malgré notre volonté permanente de respecter les 3Rs, nous avons choisi de poursuivre nos recherches sur le modèle porcin. Sa taille, son anatomie et les exigences requises pour la réalisation du protocole en font le modèle expérimental le plus pertinent pour cette étude.
2. Réduction
Le nombre d’animaux a été réduit au strict minimum, défini sur les données d’une étude précédente, ainsi que sur une évaluation statistique permettant de calculer le nombre nécessaire pour obtenir une différence significative entre plusieurs groupes. La reprise de l’activité cardiaque suite à une ablation du nœud auriculo-ventriculaire sera étudiée dans le temps par un test satistique.
3. Raffinement
Dans le cadre de ce projet, les gestes interventionnels (ablation par radiofréquence, implantation du pacemaker, greffe, exploration terminale) seront toujours réalisés sous anesthésie générale associée à la gestion de la douleur per-opératoire et post-opératoire par l’administration d’anti-inflammatoires. La mise en place des cathéters sera réalisée sous échographie, évitant l’ouverture cutanée à l’exception de la ponction à l’aiguille. De même la mise à mort sera réalisée en fin de procédure alors que les animaux sont anesthésiés. Pendant la phase post-opératoire immédiate, une grille d’évaluation sera utilisée pour s’assurer du bon réveil de l’animal. Pendant la période de surveillance, notre vigilance sera accrue. Une grille de score sera utilisée pour évaluer l’état clinique des animaux, portant sur des critères d’absence d’infection ou d’hématome, sur des points généraux de comportement et des signes d’inconfort ou de douleur, et sur l’état de conscience de l’animal en lien direct avec le modèle. Cette grille aidera à la prise de décision en cas d’atteinte des points limites.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
L’objectif de l’étude est d’évaluer la réponse à une thérapeutique (greffe de pacemaker biologique issu de cellules souches) sur un modèle le plus proche possible de l’humain. Le modèle porcin, de par sa taille et les exigences requises pour la réalisation du protocole, est le modèle expérimental le plus pertinent pour cette étude. Ce modèle de porc anesthésié, intubé et ventilé devrait permettre d’obtenir des résultats histologiques cardiaques, après euthanasie, extrapolables au patient de cardiologie ou de médecine de ville. Les animaux sont choisis au terme du post-sevrage à l’âge de 3 mois environ, pour des raisons techniques d’une part (poids entre 30 et 35 kg) et pour des raisons de coût d’autre part.