Recherche appliquée

Rasées sur le dos et le ventre, pincées chaque jour du doigt pour voir si leur épiderme se décolle, testées sur plaque chaude avec chronométrage du retrait, 280 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Une partie d'entre elles est modifiée génétiquement pour supprimer les neurones sensoriels du toucher et de la chaleur, afin de mesurer le rôle de ces neurones dans une réaction allergique aux médicaments mortelle dans environ 30 % des cas chez l'humain. Le porteur attend un œdème de la peau, des grattages, une perte de poids, puis un détachement de l'épiderme par endroits, la mise à mort intervenant dès ce stade. Il qualifie le rasage et les tests de simple inconfort sans douleur persistante, sur des animaux dont il a par ailleurs supprimé les neurones qui transmettent la douleur.

Objectifs

Les réactions d’allergie médicamenteuse sont des effets secondaires fréquents chez les patients hospitalisés (1‐3%). Il s’agit de réactions de type allergie retardée dues à des cellules immunitaires et la prise de médicament est l’élément déclencheur. Ces réactions allergiques peuvent être de sévérité très variée. Les plus sévères sont connues sous le nom de nécrolyse épidermique toxique (NET). Il s’agit d’une réaction rare (2-4 patients/million d’habitants/an) mais extrêmement sévère, avec décollement et nécrose de la partie supérieure de la peau, parfois sur l’ensemble du corps. Ces réactions sont potentiellement mortelles (~30%) ou entraînent fréquemment de graves séquelles (>50% des patients). L’un des premiers symptômes de la nécrolyse épidermique toxique est une douleur cutanée généralisée tels que des picotements. La douleur est perçue par des neurones sensoriels spécialisés dans la peau. Il existe un modèle murin de nécrolyse épidermique qui présente des symptômes cliniques ainsi qu'une réponse immunitaire très proche de ceux des patients atteints de NET. La déplétion chimique des neurones sensoriels dans ce modèle murin a réduit le délai d'apparition des symptômes. Ces neurones sensoriels semblent protecteur dans l'apparition de la nécrolyse épidermique. En revanche, la supression chimique ne cible pas l'ensemble des neurones sensoriels donc dans ce projet nous utiliserons des souris modifiées génétiquement afin de supprimer l'ensemble des neurones sensoriels impliqués dans le toucher (chaleur et pression) sans affecter les autres sens. Le premier objectif est de caractériser le rôle des neurones sensoriels dans le développement de la NET au cours du temps. Dans un second temps, des tests de déplétion des cellules immunitaires impliquées dans cette pathologie seront réalisés pour évaluer leurs rôles.

Bénéfices attendus

1/ Caractériser de la réponse immunitaire d’un modèle murin de nécrolyse épidermique en l'absence de neurones sensoriels 2/ Définir les interactions entre les neurones sensoriels et les cellules immunitaires dans le développement de la nécrolyse épidermique. L'objectif à long terme est de trouver de nouvelles cibles afin de traiter cette pathologie pour laquelle il n'existe pas à l'heure actuelle de traitement spécifique.

Procédures

Les souris seront rasées sur une grande partie du dos et du ventre, cette procédure est réalisée sous anesthésie et dure 30s. Le test à la chaleur consiste à vérifier leur sensibilité à la chaleur, le temps de retrait est chronométré. Le test est arrêté à 20s en cas de non-retrait. Le test mécanique consiste à voir la sensibilité à la pression des souris et dure 30s. Les animaux seront injectés en vigiles par injections à plusieurs reprises (3 ou 5 injections au total, durée 30sec). Parmi ces injections, certaines sont réalisées sous anesthésie. Des legères pressions de la peau avec le doigt seront réalisés sur les animaux quotidiennement sous anesthésie (30 sec). Les animaux seront pesés quotidiennement (30sec). Les oreilles des animaux seront également mesurées quotidiennement sous anesthésie (durée 30 sec).

Impact sur les animaux

Les souris seront rasées sur le dos et le ventre pour observer les atteintes cutanées, ce qui n'entraine pas de douleur mais un léger inconfort durant la procédure. Les anesthésies peuvent entrainer du stress chez les animaux. Le test à la chaleur est perçu comme sensiblement inconfortable par la souris mais n'induit aucune brûlure ou douleur persistante chez l'animal. Les tests comportementaux peuvent être stressant pour la souris. Les injections génèrent un stress et une légère douleur. Pour les animaux qui vont développer une réaction mimant les symptômes de la nécrose épidermique avec des atteintes cutanées : on s'attend à ce que les premiers symptômes arrivent environ 8 jours après le début de l'expérience, et a ce que les animaux développent dans un premier temps un léger oedème cutanée (qui sera suivi par la mesure de l'épaisseur de l'épiderme de l'oreille) ce qui pourra engendrer de l'inconfort, peut être des grattages chez ces animaux. On pourra aussi observer une perte de poids, qui sera suivi par une mesure quotidienne. Puis dans un deuxième temps on devrait observer un détachement de l’épiderme par endroit. Celui-ci sera suivie quotidiennement par la réalisation d'une très légère pression / frottement sur la peau afin de voir si l’épiderme se détache sur des animaux anesthésiés.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort en vue de réaliser des analyses sur la peau, ganglions et sang. Ces analyses permettront d'analyser les populations de cellules qui infiltrent le tissu au cours du temps afin de caractériser la réponse immunitaire en l'absence de neurones sensoriels de notre modèle et également d’évaluer les interactions neuro-immunes dans le développement de la nécrolyse épidermique.

Remplacement

La finalité du projet est de caractériser la réponse immunitaire de la nécrolyse épidermique toxique au cours du temps et l’implication des interactions neurones sensoriels-cellules immunitaires dans le développement de la pathologie. Le signe clinique clé de la pathologie est le détachement de l'épiderme suite à l'activité de cellules spécifiques qui vont infiltrer le tissu. Il n’est pas possible de mimer cette réponse physiopathologique dans un modèle in vitro et aucune autre alternative ne peux mimer ce qui se passe dans un organisme entier, de ce fait l’utilisation d’un modèle in vivo est obligatoire pour caractériser les acteurs cellulaires de cette pathologie.

Réduction

L’estimation du nombre d’animaux par groupe est réalisée sur la base de notre expérience . Il a été réduit au maximum sans mettre en péril une interprétation statistique de nos résultats. Aussi, un minimum de 10 animaux par groupe est nécessaire afin de réaliser des analyses statistiques pertinentes et robustes et pour caractériser également l'infiltration cellulaire dans le tissu car d'après la littérature, comme on s'attend à ce qu'entre 50 et 100% des animaux développent la pathologie.

Raffinement

Des mesures seront mises en oeuvre afin d’optimiser le bien-être des animaux. Les animaux seront maintenus à 5 souris par cage, afin de les maintenir au maximum en groupe social. Des points limites bien définis, suffisamment précoces et prédictifs, pour prévenir tout stress et limiter la survenue de symptômes douloureux ont été mis en place. L’observation des animaux sera effectuée 7jours/7 et nous attacherons une grande importance à l'apparence physique externe et aux changements comportementaux de ceux-ci. Les griffes des animaux seront également coupées afin de limiter l'apparition de plaie qui pourrait être induite par un grattage excessif (qui induit des plaies ou un oedème), et le poids sera suivi quotidiennement, en cas de perte de poids modéré (-10%) des aliments gélifiés seront mis dans la cage. Une anesthésie est réalisée pour le rasage du dos, la mesure des oreillles et les injectionsintraveineuses afin de diminuer le stress des animaux et la durée de la manipulation. Dès l’apparition des premiers symptômes cliniques de la nécrolyse épidermique toxique (décollement de l'épiderme), les animaux seront mis à mort.

Choix des espèces

La souris est un modèle très utilisé pour explorer les maladies immunologiques, telles que l’allergie ou l’inflammation cutanée, en raison des nombreux outils qui ont été développés pour caractériser les réponses immunitaires. Cette espèce est également proche de l’homme en ce qui concerne la réponse immunologique. Les animaux seront utilisé entre 5-22 semaines, période correspondant à l’âge de maturité du système immunitaire.

73 souris immunodéficientes vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des cellules de cancer du sein triple négatif humain leur sont greffées dans les tissus mammaires, puis la tumeur est mesurée deux fois par semaine, jusqu'à cinq fois quand elle grossit assez pour gêner leurs déplacements et leur couper l'appétit. Le projet vise à confirmer sur un animal vivant ce que des cultures cellulaires ont déjà montré. Les retombées pour les malades sont renvoyées à une phase ultérieure de recherche, le porteur affirmant par ailleurs que seul un "organisme entier" permet de suivre la dissémination d'une tumeur et concluant que le recours à la souris reste "indispensable".

Objectifs

Parmi les différents types de cancer du sein, le cancer triple négatif (TNBC) est l’un des plus difficiles à traiter. Contrairement à d'autres formes, il ne répond pas aux traitements ciblés habituels, et la chimiothérapie y est souvent peu efficace. Ce type de cancer est donc particulièrement agressif et a un risque plus élevé de récidive ou de propagation à d’autres organes (métastases). Nous avons découvert qu’un certain gène, est quatre fois plus souvent altéré dans les formes avancées et métastatiques de ce cancer que dans les formes précoces. Cela nous a poussés à penser qu’il pourrait jouer un rôle dans la capacité du cancer à se propager. Pour mieux comprendre ce phénomène, nous avons créé en laboratoire des cellules cancéreuses issues d’un cancer du sein triple négatif reproduisant cette altération génétique. Nous avons observé que ces cellules devenaient plus agressives : elles bougent plus facilement, s'accrochent moins aux autres cellules (ce qui facilite leur dispersion dans le corps), résistent mieux à certains stress, et sont capables de survivre même dans des conditions difficiles (manque de nutriments). Ces résultats suggèrent que les mutations de ce gène pourraient rendre les cellules cancéreuses plus agressives capables de former des métastases plus facilement. Nous souhaitons maintenant vérifier ces observations dans un modèle vivant (chez l’animal), pour confirmer que cette mutation augmente bien le risque de métastases. Les résultats attendus viendront compléter nos travaux in vitro pour suggérer que la détection d’altérations du gèe étudié dans des tumeurs TNBC est un marqueur de risque accru de dissémination métastatique et de mauvais pronostic.

Bénéfices attendus

Ce projet de validation préclinique vise à confirmer l’implication des altérations d'un gène dans la promotion de la dissémination métastatique des cellules TNBC. Les informations attendues sont essentielles pour passer à la phase suivante de recherche plus translationnelle visant à déterminer si le gène étudié pourrait constituer une cible pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques pour ce type de cancer très agressif et aux traitements limités.

Procédures

Injection de cellules tumorales au niveau des tissus mammaires après anesthésie générale: une fois par animal, durée 10 minutes, anesthésie locale.

Impact sur les animaux

Le développement du modèle de TNBC métastatique nécessite la réalisation de procédures qui peuvent entraîner des nuisances pour les souris. La greffe des cellules, sous anesthésie locale, engendre du stress et de la douleur légère chez l'animal. Le suivi longitudinal individuel de nos souris (2 fois par semaine puis 5j/semaine si nécessaire) avec la mesure de la taille tumorale peut entraîner un stress lors de l'intervention, mais celui-ci diminue avec le temps par habituation. Si la tumeur devient plus volumineuse (volume cumulé), elle peut limiter la mobilité de la souris, affectant ainsi son comportement et son bien-être général, avec des effets modérés pouvant entraîner une perte d'appétit.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés pour analyses sur tissus et organes post-mortem.

Remplacement

Les modèles cellulaires alternatifs in vitro, in silico ou ex vivo ne permettent pas d’appréhender le comportement tumoral dans toute sa complexité, en particulier les interactions avec le microenvironnement ou encore la réponse aux traitements impliquant souvent différents systèmes au sein de l’organisme (système vasculaire, endocrine…). L’utilisation des modèles appliqués in vivo reste indispensable. Seul un animal vivant peut permettre d’étudier dans leur globalité le développement des tumeurs et leur dissémination à d’autres organes distants. Nous avons de solides résultats préliminaires in vitro qui suggèrent que notre gène d’intérêt joue un rôle important dans la dissémination métastatique dans les cancers du sein de type triple négatif.

Réduction

Le nombre de souris par lot expérimental a été déterminé par calcul de puissance de manière à en utiliser le moins possible tout en conservant une puissance statistique satisfaisante. Les résultats obtenus seront exploités par des études statistiques.

Raffinement

Aucun animal ne sera maintenu seul dans sa cage. Les animaux seront surveillés quotidiennement et font l’objet d’une observation clinique individuelle afin d’évaluer leur état de santé. Cette observation permettra de vérifier si l’animal se nourrit et s’hydrate bien mais aussi permet de voir l’aspect général de l’animal, sa posture, son comportement afin de déceler tout signe de détresse. En cas de besoin, ils reçoivent une médication contre la douleur et une surveillance renforcée afin de vérifier sa bonne alimentation et hydratation. Les animaux bénéficient d’enrichissement environnemental dans les cages d’hébergement des animaux avec la mise place de jouets, de cachettes et de matériaux pour construire un nid. Cette optimisation des conditions de vie permet aux animaux de s’exprimer, de se sociabiliser, de s’adapter à leur nouvel environnement mais aussi d’être moins stressés en restant occupés durant leur période de captivité. Les interventions seront faites sous anesthésie, avec analgésie adaptée. Ce projet fait l'objet de procédures rigoureuses réalisées par un personnel formé et vigilant quant au suivi régulier de l’état de santé des animaux. Des points limites précoes ont été définis et seront strictement appliqués.

Choix des espèces

Nous implanterons des cellules tumorales humaines. L'espèce souris est l'espèce de choix en oncologie préclinique. Pour ce projet, le fait qu'il soit possible d'utiliser des animaux immunodéficients bien caractérisés dans cette espèce est crucial. De plus, de précédentes études au laboratoire ont été réalisées sur ce modèle de souris. Le cancer étudié apparaissant chez les adultes, les animaux auront entre 7-15 semaines au début des procédures (souris adultes).

1 968 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour le prélèvement de leurs tissus articulaires. À dix semaines, chacune subit une chirurgie du genou droit d'environ quinze minutes qui déstabilise un ménisque et déclenche une arthrose, après des injections intrapéritonéales quotidiennes ou un régime alimentaire médicamenteux de deux à quatre semaines. Le porteur décrit une possible prostration dans les trois jours suivant l'opération, l'isolement de l'animal et l'arrêt du toilettage social, ainsi qu'un risque d'infection des sutures. Les retombées annoncées pour les 500 millions de personnes touchées par l'arthrose restent au conditionnel, et le porteur compte parmi les bénéfices du projet le fait d'y tester un mode d'administration moins invasif.

Objectifs

L’arthrose, la plus répandue des maladies rhumatismales, impacte plus de 500 millions de personnes dans le monde. A ce jour, il n’existe pas de traitements qui permettent de soigner ou ralentir la maladie, les traitements disponibles sont uniquement palliatifs. Notre projet s’intéresse particulièrement aux mécanismes cellulaires et moléculaires responsables de la dégradation du cartilage articulaire lors de l’arthrose. L’une des étapes clé de cette dégradation semble correspondre à une augmentation anormale du volume (i.e. hypertrophie) des cellules du cartilage (chondrocytes). Dans le contexte de l’arthrose, une invasion pathologique du cartilage articulaire par des vaisseaux sanguins nouvellement formés via un mécanisme nommé « angiogenèse » se met en place. Cette invasion vasculaire favorise la dégradation du cartilage. Nous proposons l’hypothèse que les chondrocytes hypertrophiques, joueraient un rôle fondamental dans l’invasion vasculaire du cartilage arthrosique. Cependant, à ce jour, aucune étude n’a rapporté, de manière précise, la phase de la maladie à laquelle les chondrocytes deviennent hypertrophiques, ainsi que le devenir de ces cellules au cours du temps. C’est dans ce contexte, que notre projet, se propose, pour la toute première fois, de documenter le mécanisme de l’hypertrophie des chondrocytes qui survient lors de l’arthrose. Pour ce faire, nous souhaitons générer et utiliser une lignée de souris génétiquement modifiées, permettant de visualiser les chondrocytes hypertrophiques grâce à une protéine fluorescente spécifique. Une arthrose sera induite chirurgicalement chez ces souris et l’apparition des chondrocytes hypertrophiques sera suivie au cours du temps. Par la suite, ces expérimentations nous permettrons de définir le moment idéal pour mettre en place des stratégies thérapeutiques anti-arthrose qui ciblent spécifiquement les chondrocytes hypertrophiques.

Bénéfices attendus

Notre projet comporte plusieurs bénéfices attendus. Dans un premier temps, notre projet va permettre d’approfondir, de manière générale, les connaissances de la communauté scientifique sur les mécanismes cellulaires/moléculaires impliqués dans l’apparition de l’arthrose et plus précisément, sur le rôle que tiennent les chondrocytes hypertrophiques dans le développement de cette maladie. Dans un second temps, les résultats obtenus, nous permettront d’évaluer l’intérêt de cibler l’étape d’invasion vasculaire du cartilage pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques contre l’arthrose. Ce projet comporte également une partie dédiée à évaluer des modes d’administrations du traitement moins invasif et stressant pour les souris, ce qui permettra, in fine, une amélioration et un raffinement de ce protocole, dans un souci de respecter les 3Rs de l’expérimentation animale Enfin, il faut prendre en compte que l’arthrose est une maladie chronique douloureuse et extrêmement répandue au sein de la population (40% des personnes de plus de 70 ans développe de l’arthrose), qui, de fait, exerce une pression importante sur le milieu médical. De manière connexe, l’arthrose de la hanche et du genou représente des poids financiers conséquents pour les pays européens, en effet, ils sont estimés entre 408-817 milliards d’euros et 350-700 milliards d'euros/an respectivement. Ainsi, au travers de l’étude de nouvelles cibles thérapeutiques, notre projet s’inscrit dans une démarche visant à améliorer la qualité de vie des patients (amélioration de la mobilité et de l’autonomie des patients, diminution des douleurs chroniques et de comorbidités associées) et à réduire les coûts socio-économiques (limitation de dépenses liées aux arrêts de travail prolongé et aux intervention) exercées par l’arthrose sur notre société.

Procédures

Les animaux âgés de 8,10,12 ou 14 semaines recevront des injections intrapéritonéales du composé d’intérêt quotidienne de quelques secondes sur une période de 3/5 jours ou seront soumis à un régime contenant le composé d’intérêt pendant 2/4 semaines. Un site différent sera choisi pour chaque injection afin de limiter les risques d’irritation pour l’animal. A l’âge de 10 semaines de vie post-natale, les animaux seront soumis à une chirurgie d’environ 15 minutes consistant en une déstabilisation d’un ménisque (cartilage servant de cales et d’amortisseurs de l’articulation) du genou droit. Cette opération sera effectuée dans des conditions d’asepsie strictes, sous anesthésie gazeuse et associées à un traitement anti-douleur pré- et post-opératoire. Une injection sous-cutanée de solution saline physiologique sera également effectuée afin de prévenir la déshydratation des animaux.

Impact sur les animaux

Dans les trois premiers jours suivant la chirurgie, si des douleurs sont ressenties par l’animal, celui-ci peut entrer dans un état de prostration, s’isoler des autres animaux de la cage et cesser les interactions comme par exemple le toilettage social. Cette douleur pourrait notamment être causée par une dilacération du tissu cutané supplémentaire, inopinée et indépendante de l’incision initiale pendant les chirurgies. De plus, une infection pourrait survenir au niveau des sutures post-chirurgicales. Comme indiqué dans la littérature, la présence du composé d’intérêt dans la nourriture peut provoquer une aversion chez les animaux et donc entraîner une perte de poids significative. Une acclimatation des souris à ce régime spécifique sera réalisée, de même, la prise de nourriture et le poids des animaux feront l’objet d’une évaluation régulière. De façon générale, différents points limites (changement de poids corporel, apparence physique, comportement non provoqué...) seront attentivement surveillés.

Devenir

L’ensemble des animaux utilisés dans ce projet seront euthanasiés afin de réaliser des prélèvements post-mortem de tissus articulaires. Ces prélèvements sont indispensables pour évaluer la fiabilité et la reproductibilité d’induction de l’arthrose post-traumatique au sein de notre lignée de souris génétiquement modifiée, ainsi que pour mieux caractériser la progression de la maladie (notamment l’apparition de cellules hypertrophiques pathologiques) chez ces animaux.

Remplacement

Des modèles in vitro/ex vivo permettent d’étudier la formation de nouveaux vaisseaux sanguins et sont utilisés en amont de la présente étude pour remplacer au maximum le recours aux expérimentations animales. Ces modèles impliquent l’utilisation de cellules endothéliales d’origine humaine pour des tests de formation de tubes ou de migration cellulaires. Lors de ces tests il est possible de faire varier plusieurs paramètres et d’évaluer l’effet de communication cellulaires d’intérêt. Cependant l’utilisation de ces modèles reste limitée par le fait que les cellules endothéliales nécessitent un milieu de culture spécifique, peu compatible avec de nombreux autres types cellulaires. Or, dans le cadre de l’arthrose, l’environnement articulaire se compose de différents tissus et types cellulaires ainsi que d’un liquide synovial trop complexes à prendre en compte dans la mise en place de modèles in vitro ou informatiques, ni même dans un modèle d’animal invertébré. D’autre part, l’arthrose est une pathologie aux causes et conséquences multiples difficilement reproductibles dans un système in vitro non intégré. C’est pourquoi, aujourd’hui, aucun autre modèle substituable aux modèles animaux ne nous permet d’évaluer les processus impliqués dans le développement de l’arthrose ni l’intérêt de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles.

Réduction

Dans le cadre du respect des 3Rs en éthique animale, le nombre d’animaux utilisés dans les procédures a été réduit au strict minimum. Le nombre de 9 animaux de chaque sexe par groupe a été calculé par un test reconnu de puissance statistique, afin de s’assurer de pouvoir conclure sur une différence significative. Pour l’analyse des résultats, le test statistique le plus adapté sera utilisé pour pouvoir comparer toutes les conditions. Il est également important de souligner que chaque souris fera l’objet de prélèvement multi-organes (prélèvement de sang, colonne vertébrale, pattes avant et arrières, trachée et poumons, artère aorte). Cette approche présente l’avantage de rassembler une collection d’échantillons suffisante sur un nombre restreint d’animaux. Enfin, notre projet comprend l’utilisation de techniques d’analyses très haut débit qui permettent de générer un grand nombre de données pertinentes scientifiques à partir d’un faible nombre d’échantillons.

Raffinement

Cette étude prend en considération la règle des 3R en intégrant une optimisation du raffinement des protocoles par l’évaluation de l’efficacité de mode de délivrance alternatifs d’un composé actif, afin de réduire le recours à des gestes invasifs sur les animaux. Premièrement, nous déterminerons si l’utilisation d’un régime alimentaire contenant le composé actif peut se substituer aux injections intrapéritonéales, plus invasives et stressantes pour l’animal. Dans un second temps et uniquement si le premier protocole de raffinement ne donne pas de résultats satisfaisants, nous évaluerons l’intérêt d’un mode de délivrance qui associe un nombre réduit d’injections intrapéritonéales et un régime alimentaire à base de composé actif. Pour le protocole d’induction de l’arthrose, une analgésie est assurée en avant et après l’opération. Les souris sont anesthésiées par inhalation d’un gaz durant toute la procédure. La chirurgie, même si celle-ci ne dure pas plus de 15 minutes, sera effectuée sur tapis chauffant afin d’écarter tout risque d’hypothermie. Les souris seront ensuite transférées dans une cage de réveil également disposée sur tapis chauffant le temps de récupérer. Après 6h et 24h post-chirurgie, un traitement antalgique est administré aux animaux dans un souci de raffiner la prise en charge de la douleur suceptible d'être ressentie par ces derniers. Les animaux sont observés quotidiennement pendant les 3 premiers jours post chirurgie puis 2 fois par semaine. Des grilles de points limites ont été définies pour chacune des procédures et permettront une gestion de la douleur adaptée selon le nombre et la sévérité des signes cliniques observés.

Choix des espèces

Le choix de la souris comme modèle animal dans ce projet est fondé sur plusieurs critères. La souris est tout d’abord un modèle de référence pour la recherche fondamentale ainsi que pour les études pré-cliniques, car de nombreux outils de laboratoires sont développés et optimisés pour cette espèce. Notre projet est basé sur l’utilisation d’animaux génétiquement modifiés qui permettent des études précises et pertinentes dans les tissus squelettiques d’intérêt pour la recherche thérapeutique sur l’arthrose. Ces lignées de souris génétiquement modifiées sont déjà développées et disponibles. Le modèle de souris d’arthrose post-traumatique par déstabilisation du ménisque médian est le plus décrit dans la littérature et fait ainsi office de référence pour l’étude de cette pathologie. Le choix de l’espèce souris s’explique également par la nécessité de travailler sur des animaux arrivés à maturité squelettique. Les animaux inclus dans cette étude seront à maturité squelettique et âgés de 8-14 semaines, il s’agit du stade de développement consensus dans la littérature pour l’induction de l’arthrose post-traumatique par déstabilisation du ménisque médial.

Placés jusqu'à trois fois par jour pendant six semaines dans un tube de contention, un manchon serré autour de la queue, 192 rats reçoivent aussi des composés hypertenseurs ou hypotenseurs par gavage deux fois par jour ou par injection trois fois par semaine. Les procédures impliquent un niveau de souffrance modéré. Le porteur présente pourtant le dispositif de mesure comme "un raffinement en lui-même" parce qu'il est non invasif et indolore, tout en décrivant des hypotensions et des hypertensions provoquées pendant six heures d'affilée, une à deux fois par semaine. Aucun rat n'est déclaré tué dans ce projet, tous étant annoncés comme réutilisables dans d'autres protocoles après avis vétérinaire, ce qui prolonge leur exploitation au-delà de ces six semaines.

Objectifs

L’une des causes principales du retrait anticipé du marché ou de l’arrêt dans le développement d’un candidat médicament est la toxicité cardiovasculaire, quelle que soit sa classe thérapeutique. Pour répondre aux besoins des patients le plus rapidement possible en leur proposant des traitements les plus sécurisés, il convient de mettre en place des techniques d’évaluation de l’impact de ces candidats sur la fonction cardiaque. Dans les études nécessaires au développement d’un candidat médicament, le rat est un bon modèle pour l’évaluation précoce in-vivo de la fonction cardiaque car il présente une forte homologie physiologique et anatomique avec l’Homme Des systèmes ont été perfectionnés pour pouvoir mesurer la pression sanguine de manière non invasive et avec une précision importante chez le Rat. Parmi les différentes approches, la méthode d’oscillométrie consiste en un manchon placé sur la queue de l’animal et relié à un logiciel d’acquisition qui permet d’analyser la pression sanguine (similaire à la méthode utilisée classiquement en médecine humaine). La pression sanguine par oscillométrie n’est pas encore mesurée dans notre laboratoire chez le rat. Afin d’évaluer si un nouveau système d’oscillométrie (choisi car non invasif, indolore et ayant démontré de bons résultats dans la bibliographie) peut être utilisé dans nos études de sécurité non clinique pour déceler précocement in-vivo d’éventuels impacts de nos candidats médicaments sur la fonction cardiovasculaire, il faut le tester et le valider. Après une première étape de mise au point consistant à de la recherche bibliographique (synthèse des données de la littérature) et comparaison avec les données obtenues avec le système en faisant varier certains paramètres influençant la pression (non détaillé ici car en dessous du seuil réglementaire), ce projet aura donc pour objectif : - d’évaluer l’impact d’une administration (eau ou sérum physiologique) sur la pression sanguine : nécessaire pour différencier l’impact éventuel de l’administration en elle-même de celui des composés administrés dans la deuxième étape - puis de valider le système en comparant les données de pression sanguine obtenues sur des rats traités avec des composés de référence ayant un effet direct hypertenseur ou hypotenseur connu ou indirect par modification de l’hémodynamique.

Bénéfices attendus

Ce projet s’inscrit dans le cadre de la recherche et du développement de nouvelles entités à visée thérapeutique. En mettant au point et en validant une méthode d’investigation précoce de la pression sanguine chez le rongeur, le bénéfice escompté par ce projet est l’optimisation du développement de candidats médicaments. En incluant cette méthode d’investigation, qui plus est non invasive et non douloureuse, dans les études de sécurité non clinique, un profil de sécurité plus complet du candidat médicament pourra être déterminé. En effet, l’investigation de toxicité cardiovasculaire est déjà réalisée mais seulement à des étapes ultérieures du développement. Grâce à ce projet, si le candidat médicament devait avoir un effet sur la fonction cardiovasculaire, celui-ci pourra être décelé très précocement. Cette approche permettra ainsi de réduire les contraintes auxquelles les animaux sont soumis dans les études de sécurité non clinique ultérieures en s’assurant de la bonne tolérance des candidats médicaments. Cette technique contribuera à sélectionner les meilleurs candidats ou arrêter les candidats les moins prometteurs, réduisant ainsi le nombre d’études réalisées et donc le nombre d’animaux utilisés pour un projet, en utilisant qui plus est une méthode non invasive d’investigation. De plus le dispositif nous permettra d’accéder à des données de contractilité (paramètre qui définit la performance de contraction du muscle cardiaque) sans avoir à réitérer de mesure dédiée : ces données seront comparées à des données in vitro obtenues après test des mêmes composés hypotenseurs ou hypertenseurs sur des cellules cardiaques. Ainsi, l’un des autres bénéfices du projet est d’apporter des données pour développer un modèle de corrélation vitro-vivo de la contractilité, pour à terme mettre au point des méthodes alternatives vitro plus précoces pour évaluer l’impact des candidats médicaments sur la contractilité cardiaque.

Procédures

A l’administration de composés par voie orale (2 fois par jour max pendant 6 semaines) ou par injection (intraveineuse, intramusculaire ou sous-cutanée 3 fois/semaine max pendant 6 semaines) sur animal vigile. - A des mesures de pression artérielle non invasive nécessitant une contention légère de quelques minutes dans un tube à contention au maximum 3 fois par jour pendant 6 semaines.

Impact sur les animaux

Dans le cadre de ce projet, des nuisances ou douleurs peuvent survenir : • Administration orale : la contention d’une durée de moins de 15sec et le passage de la sonde de gavage dans l’œsophage (moins de 10sec) peuvent générer du stress chez l’animal (maximum 1 fois par jour pendant 6 semaines) (Degré de sévérité modéré). • Administration intraveineuse : le passage dans une enceinte thermorégulée (38 degrés maximum) (nécessaire pour dilater les veines et réaliser le geste dans de bonnes conditions) d’une durée maximale de 5min, la contention dans une boite adaptée au rat (2min maximum) peuvent générer du stress ; l’injection peut générer de la douleur due à la piqure (maximum 3 fois par semaine pendant 3 semaines) (Degré de sévérité modéré). • Autres administrations par injection : la contention d’une durée maximale de 15s peut générer du stress et l’injection (moins de 10 sec) de la douleur due à la piqure (maximum 3 fois par semaine pendant 6 semaines). Degré de sévérité léger pour une administration unique ou modéré si l’administration est réitérée. • Les composés administrés pourront induire des effets hypotenseurs ou hypertenseurs transitoires modérés (6 heures maximum 1 à 2 fois par semaine, pendant 6 semaines) et donc une nuisance pour l’animal

Devenir

Les animaux de l’étape de mise au point pourront être inclus dans les études de la deuxième étape utilisant des composés hyper ou hypotenseurs. Tous les animaux pourront être réutilisés dans un autre projet si la gravité réelle des procédures expérimentales sont au maximum de classe modérée, et après récupération complète de l’animal et avis favorable du vétérinaire

Remplacement

Ce projet va permettre de mettre au point une technique non invasive de mesure de la pression artérielle et nécessite l’utilisation d’animaux pour mimer au mieux les processus physiologiques retrouvés chez l’Homme. En effet, il n’existe pour le moment pas de méthode alternative suffisamment complexe pour mimer de manière optimale les paramètres de pression sanguine. Ce projet permettra aussi d’apporter des données pour développer un modèle de corrélation entre les données mesurées chez l’animal in vivo et des données in vitro de contractilité des cellules cardiaques, pour à terme mettre au point des méthodes alternatives plus précoces pour évaluer l’impact des candidats médicaments sur la contractilité, et remplacer l’utilisation d’animaux.

Réduction

Les études incluses dans ce projet visent à développer un système de mesure précoce de la pression sanguine chez le rat. Elles aideront à l’inclusion d’un examen paraclinique supplémentaire dans les études de sécurité non clinique, visant à réduire le nombre total d’animaux utilisés : si un effet d’un candidat médicament sur la pression sanguine est décelé à l’aide du système d’acquisition mis au point dans ce projet, cela pourra contribuer à l’arrêt anticipé du candidat médicament évitant ainsi de réaliser les études suivantes comportant un effectif d’animaux plus important. Un nombre important de mesures de la pression sanguine pourra être réalisé sur un même animal, le système étant non invasif, réduisant ainsi le nombre d’animaux nécessaire dans chaque procédure de ce projet pour générer des données consolidées. Dans les procédures, chaque animal sera son propre contrôle. Les composés de référence utilisés sont connus pour avoir une élimination rapide de l’organisme (quelques heures). De cette manière et après avoir respecté une période de récupération entre chaque administration, un animal donné pourra recevoir plusieurs composés différents ou des doses différentes d’un même composé, ce qui évite de multiplier le nombre d’animaux utilisés dans ce projet. Les rats pourront ainsi être utilisés dans plusieurs études ou procédures successives. De plus, de la mixité male/femelle sera intégrée dans chaque groupe sans avoir à doubler le nombre d’animaux. Une fois l’étude réalisée, nous utilisons uniquement des statistiques descriptives (calcul de médiane, variance, écart-type, comparaison aux valeurs basales et aux données de la littérature) et au cas par cas de tests statistiques avec le support du service de biostatistiques.

Raffinement

Le système de mesure de la pression sanguine est un raffinement en lui-même car non invasif et pouvant être appliqué plusieurs fois sur un même animal vigile ce qui limite les contraintes pour l’animal par rapport à d’autres techniques plus invasives (cathétérisation artérielle par exemple). Les animaux sont manipulés et seront habitués à la mesure de pression sanguine (augmentation progressive du temps passé dans le tube de contention). L’ensemble du personnel technique sera formé pour générer le moins de stress possible lors des actes expérimentaux. Les recommandations de la SBEA sur les voies volumes et fréquences des administrations chez le rat seront appliquées. Les rats seront surveillés tous les jours et de manière très approfondie durant les phases d’activité des agents hypertenseurs ou hypotenseurs nécessaires aux mesures. Seules des doses provoquant des hypertensions ou hypotensions modérées et transitoires (quelques heures maximum) seront administrées. Dès que des signes cliniques sont observés, une décision rapide est prise en concertation entre le vétérinaire, le responsable scientifique, la Structure de bien-être animal et les équipes en charge des animaux. Selon les signes cliniques observés, une prescription de soins, un arrêt de traitement, une diminution de doses ou une euthanasie peut être mise en place, tout en tenant compte de l’objectif de l’étude. Une liste de points limites standards est mise à disposition. Tous les animaux sont stabulés en groupes avec de l’enrichissement adapté aux besoins du rat (matériel de nidification, matériel à ronger). Pendant l’habituation et après chaque mesure, une récompense (type graine de tournesol) sera distribuée à chaque animal.

Choix des espèces

Le rat est l’un des modèles les plus représentés car il présente une forte homologie physiologique et anatomique avec l’Homme et est ainsi considéré comme un modèle prédictif en toxicologie (modèle rongeur utilisé dans les études règlementaires). De plus, le rat est un excellent modèle pour l’évaluation de la fonction cardiovasculaire car il mime les processus physiologiques de la pression sanguine retrouvés chez l’Homme. C’est ainsi le modèle le plus adapté pour mesurer la pression sanguine de manière non invasive et générer des données consolidées et reproductibles. Les rats utilisés seront des jeunes adultes et adultes, correspondant à l’âge des animaux utilisés communément dans les protocoles de recherche de candidat médicament et dans les études ultérieures dans lesquelles seront mise en place le suivi de la pression sanguine.

Le canal biliaire ligaturé au cours d'une laparotomie de quinze minutes, 760 rats reçoivent ensuite jusqu'à cinquante-six administrations de composés, par gavage, sous la peau, en intraveineuse ou dans le nez, ou quatre séances de dialyse péritonéale suivies de drainages, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Tous sont tués pour l'examen du foie, des reins et du cerveau. Le porteur qualifie le modèle de modéré parce qu'il "ne va pas jusqu'au seuil critique" de l'encéphalopathie hépatique, tout en énumérant des vocalises spontanées, une incapacité à se retourner, une absence de réflexe pupillaire et une pâleur prononcée qui "conduiront à la mort des animaux". Il annonce aussi un volume de liquide de dialyse "beaucoup plus important que celui recommandé", et renonce aux tests comportementaux poussés au profit d'une simple observation de la léthargie et de l'ataxie.

Objectifs

L'encéphalopathie hépatique (EH) est un problème cérébral qui survient à cause d'une maladie du foie, qu'elle soit aiguë ou chronique. Elle peut se manifester par des changements de comportement ou des troubles de l’esprit, allant de symptômes légers à un coma. Cette maladie est sérieuse et peut entraîner des complications graves, nécessitant des soins médicaux importants. Bien que l’on ne comprenne pas encore complètement les causes de l'EH, on sait qu’elle est liée à des substances inflammatoires et toxiques dans le corps, comme l’ammoniaque. L’ammoniaque provient en grande partie du métabolisme des protéines par les bactéries dans l’intestin. Normalement, le foie transforme l’ammoniaque en une autre substance, l’urée, qui est ensuite éliminée par les urines. Mais lorsque le foie ne fonctionne pas bien, il ne peut plus effectuer cette transformation correctement. En plus de la transplantation du foie, il existe des traitements comme le lactulose ou la rifaximine, mais ils peuvent avoir des effets secondaires, et certains patients ne répondent pas bien aux traitements. Ce projet vise à reproduire cette maladie dans différents modèles expérimentaux, afin de tester de nouveaux traitements pour l’encéphalopathie hépatique, quel que soit le mode d’administration (par voie orale, intraveineuse, par injection dans l’abdomen, ou même par dialyse péritonéale).

Bénéfices attendus

La prévalence de l’encéphalopathie hépatique (EH ou HE) clinique concerne 30 à 45 % des patients cirrhotiques avec une incidence de 20 % par an. La prévalence de l’EH minime est plus difficilement estimable mais elle pourrait toucher plus de 2/3 des malades. La prévalence de la cirrhose est d’environ 2000 à 3500 cas par million d’habitants, soit en France 700000 cas avec 10 à 15 000 décès par an. Le passage d’une cirrhose compensée vers une cirrhose décompensée est associé à une diminution de la survie à court terme (3-5 ans). La survenue d’une EH constitue un facteur majeur de mauvais pronostic. En effet, le développement d’un premier épisode d’EH au cours de la cirrhose est un facteur de risque indépendant de mortalité avec un taux de survie cumulée à 1 an et 3 ans de respectivement 42 % et 23 %. Ce projet vise donc à bloquer et reverser le processus qui conduit à la mise en place de l’encéphalopathie hépatique et de lui permettre d’avoir accès à une transplantation hépatique (seul recours actuel à la décompensation hépatique).

Procédures

La chirurgie passe par une laparotomie et ligature des voies biliaires sous anesthésie générale avec couverture analgésique pré et post opératoire (durée 15 minutes). Un prélèvement de sang (durée 1 minute) de randomisation sous anesthésie à l'isoflurane (durée 3 minutes).cas de la dialyse : 4 administrations des composés à raison d’une fois par jour pendant 4 jours consécutifs (durée 1 minute) sous anesthésie (3 minutes) et 4 Drainages du dialysat à raison d’une fois par jour pendant 4 jours consécutifs (15 minutes) sous anesthésie générale. Autres types de traitement : au maximum 56 administrations par gavage, en sous-cutanée, en intraveineuse, en intranasale (durée une minute) ou en administration intraveineuse lente (durée 30 minutes). 6 prélèvements de sang intermédiaires (durée 1 minute) sous anesthésie (durée 3 minutes) . Un prélèvement de sang final (durée 1 minute) sous anesthésie (durée 3 minutes).

Impact sur les animaux

Les modèles d’étude ne présentent pas de douleur ou d’inconfort pendant la phase d’induction de la fibrose ou de la cirrhose. Sur cette phase, le seul inconfort serait l’intervention chirurgical associée à la ligature des voies biliaires, celui-ci est géré par l’utilisation préventif d’un analgésique et en curatif pendant les deux jours qui suivent la période post-opératoire. L’encéphalopathie est une pathologie très lourde pouvant conduire au décès du patient. La décompensation « spontanée » peut inéluctablement conduire à la mort. Nous reproduirons ces évènements qui surviennent chez les patients cirrhotiques qui décompensent spontanément. Des signes comme des vocalises spontanées, des difficultés respiratoires, une incapacité à se retourner, une absence de réflexe pupillaire, du larmoiement et une pâleur prononcée conduiront à la mort des animaux et à un réajustement du modèle. Il est cependant à noter que l'administration du liquide de dialyse devra être réalisée par des personnes maitrisant parfaitement le geste (dans les règles de l'art). IL est aussi à noter que dans ce cadre le volume d’administration est beaucoup plus important que celui recommandé. Ce volume a déjà été testé dans une précédente autorisation et n’a entrainé ni douleur ni inconfort.

Devenir

L'évaluation histologique des organes majeurs (foie, reins et cerveau) et une investigation approfondie des biomarqueurs plasmatiques circulants imposent la mise à mort des animaux

Remplacement

Les modèles développés et décrits dans ce projet tentent de reproduire une cascade d’événements conduisant à la défaillance successive de plusieurs organes comme cela se produit chez le patient cirrhotique en phase de décompensation. Il n’existe pas de modèle in vitro permettant de reproduire la globalité ni la chronologie de la progression de la rupture multi organe. Les premières étapes du programme de recherche seront réalisées dans des tests in vitro pour évaluer les activités intéressantes sur des paramètres connus jouant un rôle dans l’évolution de la pathologie étudiée (par exemple l’inflammation, le stress oxydatif, ou la prolifération ou mort cellulaire etc.).

Réduction

Le nombre d’animaux estimé pour chaque procédure tient en compte de l’hétérogénéité associée aux modèles d’induction de la défaillance hépatiques. Cette estimation s’appuie sur nos expériences antérieures durant de nombreuses années du modèle BDL chez le rat et de l’hétérogénéité de variance de nos paramètres d’efficacité (biomarqueurs plasmatiques circulants qui sont assez labiles). A l’aide de ces données, un calcul de puissance et la déduction par le calcul théorique des effectifs est possible. Un test statistique est réalisé pour permettre de définir cet effectif théorique permettant d’atteindre la significativité recherchée. Cette approche statistique permet d’affiner les plans d’expérience pour lesquelles une étude pilote préalable par exemple a permis d’approcher un résultat très proche de la significativité.

Raffinement

L’encéphalopathie hépatique à son stade terminale est une pathologie sévère, qui chez l’humain entraîne de nombreux décès dans un délai de 1 à 3 ans. Notre modèle expérimental ne va pas jusqu’au seuil critique de la pathologie et est donc modéré. Un certain nombre de signes cliniques sans gravité associés à la mise en place de la pathologie seront observés. Sans mettre en place de tests comportementaux poussés, des changements notables seront observés chez les animaux : léthargie, apathie (perte progressive de l’exploration , de la curiosité à l’ouverture de la cage), une diminution de la prise alimentaire (sans risque pour l’état général de l’animal), des altération de la coordination (ataxie). D’autres signes nous conduiront à une plus grande vigilance dans l’observation tels que des crises de tremblements légers ou des spasmes musculaires, des réactions excessives aux stimuli extérieurs, de l’agitation. Ces signes individuellement ne seront pas des critères de mise à mort des animaux, mais nous permettront de juger de l’évolution de la pathologie. Certains signes cliniques comme l’absence de réaction ou des crises de convulsions seront par contre des points limites à nos études. La liste de ces points limites pourra être réajustée au fur et à mesure de nos observations, afin d’éviter toute souffrance non nécessaire à l’établissement des résultats. Les procédures se feront avec un hébergement adapté au bien-être des animaux avec un enrichissement du milieu (morceaux de bois à ronger, tunnel et éléments de nidification). Au cours des procédures, nous appliquerons pendant les périodes qui suivent les prélèvements sanguins, un apport d’aliment gélifié enrichi qui favorise la récupération des animaux suite à l’anesthésie. Une partie des observations étant de nature comportementale, les études requiert l’utilisation d’animaux et ne peuvent être remplacées par des expérience in vitro.

Choix des espèces

Sur la base de la littérature scientifique, aucun modèle invertébré ne permet à ce jour de développer une encéphalopathie associée à une atteinte hépatique et donc de valider l’efficacité d’un traitement dans cette pathologie. Le génome des rongeurs et celui de l'homme ont 90% d’homologie, cela en fait un modèle de choix dans les études pharmacologiques. Le choix de l'espèce Rat a été fait en se basant sur la littérature scientifique et sur nos connaissances des caractéristiques des molécules à tester. Les études seront réalisées sur des jeunes adultes Les traitements induits aux animaux affectent essentiellement la fonction hépatique et produisent des modifications métaboliques. Il est nécessaire de les appliquer sur un organisme développé, qui puisse mettre en place des mécanismes de réparation et de défense. L’animal au stade de jeune adulte qui a un système immunitaire compétent (microbiote bien établi) et des mécanismes de réponse à des stress inflammatoires correspond au stade de vie requis pour développer notre modèle expérimental. Les études seront réalisées sur des animaux de 6 semaines (250-275 gr) à l'arrivage afin de permettre une phase d'habituation et d’avoir des animaux d'environs 400g au moment de la chirurgie. Pour les études dont la chirurgie sera faite en externe, nous utiliserons des animaux de 8 semaines (375-400 gr) au moment de la chirurgie.

Améliorer les implants dentaires et les prothèses de hanche pour l'industrie médicale : 60 lapins néo-zélandais blancs mâles vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Chacun reçoit jusqu'à quatre implants en titane vissés dans ses deux fémurs et ses deux tibias au cours d'une chirurgie d'une heure, puis trois administrations de marqueurs fluorescents sur animal conscient. Le porteur indique que la douleur postopératoire peut être aiguë ou chronique, que la mobilité réduite empêche les lapins de se toiletter pendant deux à trois jours, et qu'une fracture osseuse ou une luxation du genou reste possible. Il présente le lapin comme le "gold standard" de la recherche sur les implants osseux et annonce un transfert des connaissances vers l'industrie médicale.

Objectifs

Ce projet vise à réduire les problèmes liés aux implants métalliques utilisés dans les os, comme les implants dentaires ou les prothèses de hanche. Ces implants servent à remplacer une articulation, combler des pertes osseuses ou stabiliser des fractures. Actuellement, les échecs d'implants sont encore trop fréquents et difficiles à prévoir. Ces échecs nécessitent des opérations supplémentaires qui présentent des risques, causent de la douleur et entraînent des coûts importants. Premier objectif : Améliorer les implants. Il est important de travailler sur l'amélioration de la surface du titane (un métal compatible avec le corps) pour que les implants s'intègrent mieux dans l'os. Les implants actuels présentent certaines limites qui doivent être surmontées. Deux modifications de la surface des implants sont étudiées : • L'ajout de polymères qui réduisent le risque d'infection • Un revêtement en diamant pour augmenter la durée de vie des implants. Avant d'utiliser ces implants chez les humains, leur efficacité doit être confirmée. Deuxième objectif : Mieux comprendre la régénération osseuse. Aujourd'hui, il n'est pas possible de reproduire par ordinateur la façon exacte dont l'os interagit avec l'implant. Pour concevoir de meilleurs implants, nous devons étudier comment ils se comportent dans des conditions réelles. En développant des modèles informatiques il est possible d’identifier les facteurs qui déterminent le succès d'un implant. Pour vérifier que ces modèles sont corrects, il est nécessaire d’avoir des données expérimentales fiables.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à améliorer les connaissances sur le comportement des implants en titane dans l'os et à produire des bénéfices pour les patients, les hôpitaux, l'industrie médicale et les services publics. Trois avancées principales sont attendues: 1. Faire progresser la recherche fondamentale en implantologie osseuse. En tant que chercheurs, il est important de comprendre pourquoi certains implants en titane s'intègrent bien dans l'os et d'autres non. À court terme, ce projet permettra d'identifier les facteurs qui déterminent le succès d'un implant, comme le contact avec l'os et la résistance à l'arrachement. À moyen terme, ce projet permettra de mieux comprendre le rôle des cellules osseuses dans la zone autour de l'implant et l'importance de certaines protéines, ainsi que l’évolution des propriétés mécaniques pendant que l'os se remodèle autour de l'implant. À long terme, cette recherche pourrait permettre de développer des méthodes qui réduisent le besoin de tests sur les animaux, et les connaissances seront transférées vers l'industrie médicale. 2. Améliorer la conception et les performances des implants. Ce projet va tester deux nouveaux types d'implants avec des avantages précis : créer des implants qui durent plus longtemps, ce qui réduit le besoin de les remplacer et améliorer les propriétés qui combattent les bactéries pour diminuer le risque d'infection autour de l'implant. Ces améliorations auront des effets positifs pour les patients - moins d'opérations supplémentaires seront nécessaires - et également le système de santé - les coûts des soins médicaux seront réduits. À long terme, ce projet permettra de transférer les découvertes vers les entreprises qui fabriquent des implants médicaux. Cela encouragera l'innovation dans la conception des implants et dans les méthodes de fabrication. 3. Développer des outils pour aider les chirurgiens. À court terme, les résultats de ce projet pemettront de fournir aux chirurgiens des informations précises pour choisir les implants les plus adaptés à chaque situation. À moyen terme, ces travaux aideront au développement de techniques pour suivre l'intégration des implants, comme l'échographie qui permet d'évaluer la stabilité de l'implant. À long terme, ces avancées devraient contribuer à réduire les dépenses de santé publique liées aux complications des implants.

Procédures

Implantation de max 4 implants dans les 2 fémurs et les 2 tibias sous anesthésie générale et locale une fois, durée 60 min. Administation de marqueurs flurorescents sur animal vigile, 3 fois (à 2 semaines puis 4 semaines d’intervalle), durée 3 min à chaque fois.

Impact sur les animaux

Les potentielles nuisances associées à cette procédure sont les suivantes : Concernant l'alimentation, les animaux peuvent présenter une diminution d'appétit due à la douleur, au stress généralement limitée au 24h post-chirurgie. La mobilité peut également être réduite limitant l'accès à la nourriture et à l'eau. Cette mobilité réduite peut également limiter la capacité des lapins à se toiletter correctement, notamment les membres postérieurs dans les 2-3 jours post-chirurgie. En termes de confort, les lapins peuvent ressentir des douleurs post-opératoires aiguës ou chroniques. Une infection de la plaie, une fracture osseuse ou une luxation articulaire au niveau du genou restent possibles bien que rares. Enfin, les manipulations, les interventions pré et post-opératoires, l'anesthésie et le réveil peuvent provoquer de l'anxiété, du stress ou de la peur de façon transitoire chez les animaux.

Devenir

Afin de caractériser la cicatrisation osseuse, la mise à mort de l'ensemble des animaux du projet est nécessaire afin de prélever les os et les implants impliqués.

Remplacement

Cette recherche sur les implants médicaux accorde une priorité à la limitation du nombre d'animaux utilisés et à la réduction de leur souffrance en privilégiant les méthodes alternatives disponibles. Toutefois, certains aspects essentiels de la recherche sur les biomatériaux nécessitent encore le recours à des modèles animaux pour garantir la sécurité et l'efficacité des dispositifs développés. En amont de l’expérimentation animale des tests in vitro sont systématiquement réalisés, incluant la caractérisation physico-chimique des implants, des cultures cellulaires pour évaluer la cytotoxicité et des tests de biocompatibilité avec des cellules osseuses. Cependant, ces méthodes ne peuvent reproduire la complexité des interactions biologiques d'un organisme vivant comme la réponse immunitaire ou les processus d'intégration tissulaire. Des modèles numériques prédictifs du remodelage osseux et des propriétés mécaniques sont également développés, mais leur validation nécessite des données biologiques fiables. Les tests sur os isolés s'avèrent inadaptés car ils ne permettent pas d'observer le remodelage du tissu osseux vivant, essentiel à l’évaluation des implants. Pour les analyses biomécaniques, les échantillons synthétiques sont privilégiés, mais la cicatrisation et la formation osseuse autour de l'implant ne peuvent être fidèlement répliquées en laboratoire. Enfin, bien que prometteuses, les technologies émergentes comme les organes sur puce ou les bioréacteurs ne sont pas encore applicables à l'interface os-implant à cette échelle, même si de nombreuses recherches sont actuellement en cours pour développer ces alternatives.

Réduction

Cette étude sur les implants osseux met en œuvre plusieurs stratégies pour réduire significativement le nombre d'animaux utilisés tout en préservant la rigueur scientifique. Des études pilotes ex vivo ont permis d'affiner la sélection de revêtements de surface avant les tests in vivo. Des études pilotes in vivo réalisées précédemment ont confirmé la biocompatibilité de l’approche de greffage de polymère sur un nombre d’animaux restreint. Le protocole expérimental a été optimisé pour réduire le nombre d'animaux nécessaire, notamment en utilisant des implants de petite taille permettant de tester plusieurs conditions sur le même animal. Chaque lapin recevra plusieurs implants, avec à la fois des implants contrôles et des implants modifiés, ce qui renforce la puissance statistique. Enfin, les protocoles d'analyse des échantillons explantés sont conçus pour maximiser les informations obtenues à partir d'un même échantillon, permettant de corréler plusieurs propriétés biomécaniques sans nécessiter d'essais supplémentaires.

Raffinement

La procédure chirurgicale d’insertion d’implants osseux chez le lapin intègre plusieurs mesures pour assurer le bien-être animal et limiter la douleur. Pendant les interventions, les lapins sont installés sur des matelas chauffants pour maintenir leur température corporelle. Les protocoles d'anesthésie et d'analgésie sont spécifiquement adaptés à cette espèce animale pour une gestion optimale de la douleur. En période post-opératoire, le suivi bi-quotidien de chaque animal permet d’adapter les mesures de prise en charge de la douleur grâce à une échelle de douleur adaptée au lapin, attribuant un score pour chaque animal. Des points limites spécifiques au projet sont définis et appliqués pour garantir que les animaux ne souffrent pas.

Choix des espèces

Le lapin Néo-Zélandais blanc mâle, jeune adulte représente le "gold standard" pour la recherche sur les implants osseux. Anatomiquement, son fémur et son tibia offrent des dimensions adaptées aux implants testés, avec une architecture osseuse similaire à celle de l'humain. Son métabolisme osseux est 3-4 fois plus rapide que chez l'humain, permettant d'observer l'intégration complète en quelques semaines. À ce stade de développement, la maturité squelettique est atteinte, offrant un équilibre optimal entre formation et résorption osseuse.