Troubles cardiaques

1 100 animaux non-humains, 500 porcs, 500 moutons et 100 chiens, vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, tous mis à mort à l'issue pour nécropsie et histologie. Chaque animal est mis à jeun, contenu puis opéré pour l'implantation de dispositifs cardiaques, avec une douleur postopératoire pouvant durer plusieurs jours selon l'invasivité. Ces essais servent à valider des prototypes de pacemakers, défibrillateurs et cathéters avant leur passage en phase réglementaire et leur mise sur le marché. Le porteur qualifie ces dispositifs d'outils "incontournables" et juge le recours à l'animal vivant "indispensable" pour reproduire l'anatomie humaine.

Objectifs

Les dispositifs implantables chirurgicalement sont des dispositifs médicaux conçus pour être insérés en totalité ou partiellement dans le corps humain, ou à remplacer une surface épithéliale, grâce à une intervention chirurgicale et à demeurer après l'intervention de façon temporaire ou définitive, pour soutenir les fonctions d'organes ou de tissus spécifiques, surveiller les activités physiologiques ou administrer des médicaments. La rythmologie étudie les troubles du rythme cardiaque, d'importants progrès ont été réalisés en matière d'explorations électrophysiologiques ou d'électrophysiologie interventionnelle. Le défibrillateur automatique implantable (DAI), ainsi que le stimulateur multisite, sont devenus des outils thérapeutiques incontournables avec un élargissement progressif des indications. La fibrillation atriale (FA) est une autre entité pathologique, son incidence augmente dans la population générale, indépendamment de l'âge. L'ablation est décrite comme un traitement de la FA, c'est une technique médicochirurgicale visant à détruire les zones du myocarde et tissus arythmogènes, à l’aide d’un cathéter d’ablation. La pose de pacemakers est aujourd’hui un acte parfaitement maîtrisé et codifié, qui nécessite toujours recherche et développement pour améliorer les performances électriques, augmenter l’espérance de vie des pacemakers, diminuer les risques de délogements, de fractures de sondes, d’infection, etc... La stimulation biventriculaire, est une autre application en rythmologie qui vise à corriger les contractions non coordonnées des ventricules, souvent observées chez les patients avec une insuffisance cardiaque sévère. L'évaluation et le developpement de nouvelles méthodes et dispositifs en rythmologie par des méthodes de chirurgie standard et mini-invasive demandent une phase de recherche/développement préalable. Les différentes itérations de prototypes doivent être confrontées au modèle animal en reproduisant fidèlement le contexte clinique, fonctionnel, anatomique et tissulaire visé pour les futures applications humaines. Les objectifs du projet sont doubles : raffiner les prototypes pour en geler les versions jugées efficaces (efficacité) et sécuritaires (innocuité) dans la phase initiale du projet, puis ces versions entreront alors dans la phase règlementaire du projet pour les valider selon la règlementation en vigueur (ISO 10993, BPL OCDE, GLP FDA 21 CFR part 58).

Bénéfices attendus

L'avantage escompté et les bénéfices attendus sont une amélioration de la prise en charge des patients, une amélioration de la durabilité, de l’efficacité et de la sécurité des implants pour améliorer leur tolérance et éviter leur rejet et ainsi les ré opérations parfois multiples des patients, pour réduire les temps de cicatrisation et le traumatisme tissulaire, corollaires de ces interventions et qui handicapent les patients, ainsi que l'occurrence d'effets indésirables comme les infections grâce au recours à des méthodes d'implantation mini-invasives. Un autre avantage important des techniques mini-invasives est de permettre une récupération plus rapide des patients avec des durées d'hospitalisation et de convalescence réduites.

Procédures

L'avantage escompté et les bénéfices attendus sont une amélioration de la prise en charge des patients, une amélioration de la durabilité, de l’efficacité et de la sécurité des implants pour améliorer leur tolérance et éviter leur rejet et ainsi les ré opérations parfois multiples des patients, pour réduire les temps de cicatrisation et le traumatisme tissulaire, corollaires de ces interventions et qui handicapent les patients, ainsi que l'occurrence d'effets indésirables comme les infections grâce au recours à des méthodes d'implantation mini-invasives. Un autre avantage important des techniques mini-invasives est de permettre une récupération plus rapide des patients avec des durées d'hospitalisation et de convalescence réduites.

Impact sur les animaux

Les nuisances ou effets indésirables attendus sur les animaux sont exactement les mêmes que ceux attendus sur un futur patient humain : - La faim, lors de la mise à jeun (12 heures pour les porcs, 12 à 16 heures pour les ovins) de l’animal préalablement à l’anesthésie, - Le stress physique induit par la contention/manipulation/pose de cathéter au moment de la préparation de l’anesthésie, - En fonction des besoins et préalablement à la procédure d'évaluation du dispositif, l'induction d'une lésion à la faveur d'une intervention chirurgicale mini-invasive, - La douleur en phase postopératoire : jusqu'à plusieurs jours en fonction de l’invasivité de la technique, pour ces derniers points, des mesures de raffinement sont mises systématiquement en place pour minimiser ces effets (comme par exemple le recours systématique à l'anesthésie générale avec prise en charge multimodale de l'analgésie per, et post-opératoire avec l'usage systématique de traitements anti-inflammatoires et anti-douleur opiacés avec ajout d'anesthésiques locaux pour certains actes chirurgicaux, la protection et la surveillance des plaies, la surveillance du reveil d'anesthésie dans des espaces calmes et spécialement aménagés avec évaluation et scoring de la douleur réguliers, ou la mise en place d'un suivi clinique quotidien des animaux avec surveillance des signes de douleur par des Techniciens spécialement formés supervisés par des Véterinaires).

Devenir

Pour toutes les procédures du projet, la nécessité de collecter des données scientifiques se fera au niveau clinique, au niveau biologique (hématologie et biochimie par exemple), au niveau fonctionnel (données issues des scanners, IRM par exemple) et enfin au niveau tissulaire par la réalisation d'une évaluation nécropsique et d'une évaluation histopathologique après euthanasie des animaux qui déterminera la tolérance locale et générale ainsi que l’altération du dispositif (durabilité). La bonne réalisation de ce suivi règlementaire garantit donc une évaluation complète des dispositifs testés dans le projet.

Remplacement

La validation des dispositifs médicaux implantables et des méthodes techniques innovantes dans ce projet requiert la vérification de la sécurité et de l’efficacité des implants. Le recours à l’animal vivant pour évaluer les différentes versions de prototypes afin de reproduire fidèlement les contextes clinique, fonctionnel, anatomique et tissulaire qui seront visés par les applications chez les patients est indispensable. En effet leur utilisation in fine chez les patients représente des procédures à haut risque létal et il est donc indispensable d’avoir recours à l’expérimentation animale au préalable afin de vérifier le bon fonctionnement des dispositifs et des méthodes d’implantation, leur innocuité et leur durabilité. L’expérimentation sur l’organisme entier, et donc sur l'animal vivant est incontournable, c’est une obligation règlementaire dans le cadre de l’évaluation des dispositifs médicaux implantables.

Réduction

Le nombre d’animaux a été évalué prospectivement et réduit au minimum nécessaire pour répondre aux besoins et objectifs scientifiques du projet, aucune approche statistique n'a été réalisée. Pour réduire le nombre d’animaux, des sélections par méthodes d’imagerie non invasives sont mises en place (IRM, Scanner, Echographie, RX …), permettant par exemple une reconstruction 3D des structures d’intérêt. Un bilan intermédiaire en cours de projet sera effectué pour s’assurer de la pertinence de cette estimation.

Raffinement

Les modèles animaux suivront exactement le cheminement d’un futur patient avec les mêmes exigences et techniques médicales mises en oeuvre pour la réalisation des interventions (personnel hautement qualifié, plateaux techniques opératoires et d’imagerie de pointe). L’ensemble des procédures est conçu pour réduire au maximum le stress, l’angoisse et les contraintes sur les animaux comme le recours systématique à l’anesthésie générale durant les interventions d’imagerie et les procédures chirurgicales. La localisation de la plateforme d'imagerie sur le site même des animaleries permet de réaliser ces examens sur place, réduisant ainsi le recours aux transports pour les animaux et le stress associé. Les paramètres vitaux sont enregistrés et contrôlés par des techniciens spécialisés en anesthésie afin d’adapter les perfusions, l’assistance respiratoire et les dosages d’anesthésiques et d’antalgiques. Un suivi de la température est réalisé pendant toute la procédure d'implantation chirurgicale et des dispositifs de maintien de la normothermie tels que le système de couverture de réchauffement Bair Hugger© ou des tapis chauffants sont utilisés. Les protocoles de réanimation sont standardisés et réalisés par des vétérinaires chirurgiens spécialisés. Pendant et après ces procédures, des protocoles de prises en charge multimodale de la douleur sont systématiquement appliqués. Les animaux sont hébergés systématiquement en groupe sociaux ou individuellement pour les besoins de l'étude, ils ont accès à un enrichissement environnemental multimodal (social, alimentaire, manipulatoire et physique) et dans des conditions environnementales d'hébergement contrôlées et maîtrisées (température et ventilation). Des points limites stricts et spécifiques sont appliqués tout au long du projet. Les transports d'animaux réalisés entre les 2 EU (35 km) seront réalisés à l'aide de véhicules de types camionnettes fermées ayant reçu une autorisation AT1 délivrée par la DDPP, ventilés, climatisés et spécialement équipés pour le transport des animaux vivants (dispositifs d'abreuvement, tapis antidérapants ou cages de transport, suivi et enregistrement des températures lors des trajets, système de surveillance vidéo des animaux). Les personnels en charge sont formés et titulaires du certificat de convoyeur (CCTROV) et le transport est validé par un Vétérinaire. Un bilan intermédiaire en cours de projet sera effectué pour évaluer les dommages réellement subis par les animaux.

Choix des espèces

Les dispositifs testés dans ce projet doivent l’être sur une anatomie semblable à celle de l’Homme avec les mêmes dimensions. Les modèles utilisés ont fait l'objet d'études similaires et sont considérés comme pertinenets et appropriés à cette fin. - L'anatomie et la physiologie cardiaque des ovins, porcins et canins reproduisent fidèlement celles de l'Homme, - Le processus de cicatrisation chez les ovins, porcins et canins est similaire à celui observé chez l'Homme, - La taille relative de ces modèles animaux permet une visualisation à l'aide d'équipements de chirurgie interventionnelle et d'imagerie standards tels qu'utilisés chez l'Homme, - Le modèle canin est le à présenter un auricule gauche avec ostium comme chez l’Homme. La fibrillation et la défibrillation sont plus faciles à entreprendre sur le chien et il existe un large corpus de publications pour les troubles de la conduction et la pose de pacemaker ou de défibrillateurs implantables chez cette espèce. Les animaux utilisés pourront être des juvéniles ou adultes. L’objectif scientifique est d’avoir une anatomie de taille ou une situation clinique comparable à celle observée chez l’Homme.

Des souris donneuses sont tuées pour prélever leur moelle osseuse, aussitôt injectée en rétro-orbitaire à des souris receveuses sous anesthésie, 288 souris au total étant utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les receveuses subissent ensuite des prélèvements sanguins rétro-orbitaires répétés et des échographies cardiaques pour suivre l'atteinte du cœur. Le projet étudie une enzyme impliquée dans la dysfonction cardiaque après greffe de moelle. Toutes les souris sont tuées pour le prélèvement du cœur, des poumons, du foie et des reins.

Objectifs

Les infections sévères, notamment sepsis, sont un problème majeur de santé publique qui touche près de 50 millions de personnes chaque année dans le monde. Le sepsis entraîne une dysfonction cardio-circulatoire qui se définit par : un dérèglement de l’endothélium, une vasodilation excessive et une chute de la pression artérielle. De plus, le sepsis est associé à un dérèglement de tous les composants de l’immunité conduisant à une immunodépression (diminution des défenses immunitaires). Cela conduit à long terme à de graves défaillances d’organes. Les enképhalinases sont des enzymes dégradant les peptides opioïdes, qui interviennent dans la régulation de la pression artérielle. Notre laboratoire s’intéresse principalement à une enzyme impliquée dans les dysfonctions cardio-circulatoires avec un effet inotrope négatif (diminution de la force du battement du cœur) et vasodilatateur. Des études ont montré que l’enzyme, fortement exprimée par toutes les cellules tumorales, pouvait promouvoir la prolifération et l’invasion tumorale. Ainsi il a été démontré qu’une expression élevée de cette enzyme dans la tumeur est associée à un taux de mortalité plus important des patients avec tumeurs malignes. Dans des modèles expérimentaux de cardiotoxicité induite par les anthracyclines, une surexpression de l’enzyme a été observée dans la moelle osseuse et le cœur, précédant la dysfonction cardiaque. Une augmentation des niveaux de l’enzyme a été relevée chez les patients allogreffés, suggérant un lien entre l’enzyme et la cardiotoxicité post-allogreffe ; Par ailleurs, bien que le sexe masculin soit un facteur de risque de maladies cardiovasculaires communément décrit en population générale, certaines études suggèrent que les femmes auraient un risque plus important d’hospitalisation pour insuffisance cardiaque chez les patients allogreffés. Le dimorphisme sexuel pourrait influencer l’impact de l’enzyme, notamment en raison du rôle des œstrogènes augmentant l’expression de l’enzyme ou encore des différences pharmacocinétiques des chimiothérapies variable selon le sexe. Notre projet a donc pour but de comprendre s’il existe un lien entre enképhalinase et système immunitaire dans un contexte de dysfonction cardio-circulatoire. Pour cela, nous allons étudier le rôle de l’enzyme dans la physiopathologie de la dysfonction cardiaque survenant dans l'allogreffe de cellules souches hématopoïétiques à l'aide d'un modèle murin pré-clinique d'allogreffe.

Bénéfices attendus

La physiopathologie de la dysfonction cardiaque survenant après une allogreffe reste encore peu explorée, bien qu’elle soit fréquente et puisse aggraver le pronostic des patients. Une meilleure compréhension de ces mécanismes pourrait rapidement permettre, à court et moyen terme, d’identifier des facteurs de risque précoces et d’adapter la surveillance et la prise en charge clinique des patients. À plus long terme, ces recherches contribueraient également à améliorer la pratique médicale et à développer des stratégies préventives en cardio-oncologie.

Procédures

Les animaux seront soumis à plusieurs interventions : les souris "receveuses" recevront en intra péritonéal un traitement. La durée de l’injection sera d’environ 10 secondes par souris. Les souris « donneuses » seront prélevées au niveau des tibias et fémurs après leur mise à mort (5min x1). L’injection de la moelle osseuse aux souris « receveuses » se fera sous anesthésie générale en rétro-orbitaire (5min x1). Post-greffe, un prélèvement sanguin sous anesthésie générale supplémenté par un collyre analgésiant et des échocardiographies seront réalisés (5min x 5) pour suivre leur fonction cardiaque.

Impact sur les animaux

Les animaux seront sujets à différentes injections : intra-péritonéales pour les anesthésies et les médicaments et rétro-orbitaire pour la greffe de cellules de moelle osseuse. Ces injections pourront induire un stress et une gêne chez l’animal. Des prélèvements sanguins en rétro-orbitaire seront réalisés sous anesthésie générale et en appliquant préalablement un collyre analgésiant. Les prélèvements en rétro-orbitaire pourrait générer un stress et une douleur chez l’animal. Les prélèvements seront effectués en alternant l’œil à chaque fois afin de minimiser les risques de traumatisme oculaire chez la souris.

Devenir

Mise à mort des animaux suite au prélèvement rétro-orbitaire pour permettre la récupération des organes (cœur, poumon, foie, rate, rein gauche et rein droit) ainsi que de la moelle osseuse pour des futurs analyses.

Remplacement

L'objectif principal est d'étudier le rôle de l’enzyme dans la physiopathologie de la dysfonction cardiaque survenant dans l'allogreffe de CSH (cellules souche hématopoïétique) à l'aide d'un modèle murin pré-clinique d'allogreffe, en tenant compte du dimorphisme sexuel de l’enzyme. Les modèles in vitro et organoïdes ne peuvent mimer les phénomènes pathophysiologiques systémiques mis en jeu dans la maladie, d'où la nécessité d'utiliser un modèle in vivo.

Réduction

Les groupes expérimentaux ont été conçus de façon à réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés. Le nombre d’animaux par groupe a été déterminé par calcul statistique pour mettre en évidence une différence significatif entre les groupes. Notre critère de jugement principal sera la diminution de la fraction de raccourcissement du ventricule gauche (paramètre indiquant une dysfonction de la contraction cardiaque). La taille de l’échantillon (sample size) a été calculée en utilisant “The Cohen’s d calculation”. Prenant en considération un seuil de signification de p

Raffinement

Des points limites adaptés et une surveillance quotidienne des animaux permettent de prévenir toute forme de souffrance des animaux. Les protocoles expérimentaux se feront sous anesthésie générale (kétamine 80-100 mg/kg) afin d’éviter le plus possible une quelconque douleur chez l’animal. Lorsque l’animal sera totalement endormi (test du reflexe à la patte), l’animal sera placé sur une plaque chauffante à 37°C. Un collyre analgésique (tétracaïne 1%) sera utilisé avant chaque injection et prélèvement rétro-orbitaire. Les animaux seront surveillés quotidiennement par les expérimentateurs et/ou le personnel de l’animalerie. L’optimisation du protocole inclura une seule anesthésie (kétamine 100 mg/kg) permettant l’évaluation de la fonction cardiaque par échocardiographie et le prélèvement sanguin.

Choix des espèces

Le modèle murin présente de nombreux avantages pour notre projet de recherche. Elles partagent une grande homologie génétique et physiologique avec les humains, ce qui permet de mieux comprendre les processus biologiques et les maladies chez l’humain. Ensuite, les souris se reproduisent rapidement et sont relativement peu coûteuses à élever, ce qui permet d'obtenir rapidement des cohortes expérimentales. Outre sa petite taille et son hébergement aisé, le modèle de dysfonction cardiaque aigue comporte de nombreuses similitudes avec la dysfonction cardiaque chez l’Homme. Les souris transgéniques enképhalinases sont viables et asymptomatiques, elles se reproduisent normalement. Leur phénotype n’est pas dommageable

Pour étudier le rôle des plaquettes dans les maladies du foie liées à l'obésité, 48 souris génétiquement modifiées vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Elles sont nourries avec un régime riche en graisses, reçoivent des injections répétées sur animal vigile, puis subissent quatre prélèvements sanguins et un prélèvement terminal sous anesthésie. Le déficit en plaquettes induit peut s'accompagner de petits saignements au point d'injection. Toutes sont tuées à la fin, le porteur indiquant avoir besoin d'un grand volume de sang et de prélever des organes.

Objectifs

Les maladies du foie sont des conséquences d’un ensemble de troubles souvent associés à l’obésité. Elles évoluent par étapes : accumulation de graisse, inflammation, accumulation de tissu fibreux, et peuvent parfois conduire au cancer du foie, dont le taux de survie à cinq ans est très faible. Ces maladies touchent plus de 30 % de la population mondiale et sont aujourd’hui la principale cause de maladies hépatiques dans les pays occidentaux. Leurs causes exactes varient d’un patient à l’autre et restent mal comprises, ce qui complique leur prévention et leur traitement. Les plaquettes, connues pour leur rôle dans l’arrêt du saignement, semblent aussi participer au fonctionnement du foie, notamment en cas de troubles métaboliques. Certaines études ont montré que des traitements antiplaquettaires à long terme, peuvent réduire la graisse hépatique, limiter l’inflammation, et diminuer le risque de cancer du foie, tant chez l’homme que dans des modèles animaux. Cependant, on ne comprend pas encore bien comment les plaquettes régulent le métabolisme du foie. Pour y répondre, nous voulons étudier l’effet d’une diminution importante du nombre de plaquettes sur l’apparition des premiers stades de la maladie, en utilisant des souris génétiquement modifiées nourries avec un régime riche en graisses. Ces souris produisent ou ne produisent plus du tout de plaquettes, ce qui aide à comprendre leur rôle précis dans la maladie.

Bénéfices attendus

Ces résultats devraient permettre de mieux appréhender le rôle et l’impact des plaquettes dans les maladies métaboliques hépatiques et leurs conséquences. Ces résultats apporteront donc des informations concernant l’origine de ces maladies hépatiques, et aideront à évaluer l’intérêt de cibler les plaquettes pour le développement de futurs traitements.

Procédures

Les souris seront soumises à un régime alimentaire riche en lipides pendant 1 semaine. La souris vigile recevra 1 injection de 5 secondes pendant 4 jours consécutifs, puis 1 injection de 5 secondes tous les 2 jours pendant 8 jours. Nous réaliserons 4 prélèvements sanguins de 15 sec sur souris anesthésiée et 1 prélèvement sanguin terminal de 1 minute sur souris anesthésiée

Impact sur les animaux

La mise en régime riche en lipides chez la souris induit une accumulation de graisses dans le foie associée à une inflammation de l’organe. L’injection répétée réalisée sur animal vigile peut entrainer un stress à la contention et une douleur au point de piqure de l’aiguille de quelques secondes. Le déficit en plaquette des souris peut être associée à un saignement de quelques secondes lors de l’injection répétée.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de la procédure, car nous aurons besoin d’un grand volume de sang (700µl), et de prélever des organes.

Remplacement

Les processus qui contrôlent les plaquettes sanguines et les maladies du foie font intervenir de nombreux types de cellules et plusieurs organes, comme le foie, les vaisseaux sanguins, le tissu adipeux ou encore l’intestin. Aujourd’hui, il n’existe pas de modèle en laboratoire capable de reproduire fidèlement toutes ces interactions complexes. Aucun système expérimental ne permet d’imiter un foie complet avec ses différents types de cellules et ses vaisseaux et de modéliser ses échanges avec d’autres organes. Notre projet étudie une maladie du foie qui résulte de plusieurs problèmes combinés : des troubles du métabolisme des graisses, de l’inflammation et des anomalies des vaisseaux sanguins. Pour comprendre ces mécanismes, il est nécessaire d’utiliser un modèle vivant capable de reproduire l’ensemble des échanges métaboliques, hormonaux et immunitaires d’un organisme.

Réduction

Le nombre de souris utilisé dans cette étude est réduit au minimum et permet l’obtention de résultats statistiquement significatifs. Les effectifs ont été déterminés en amont par une approche statistique.

Raffinement

Le stress et la douleur de tous les animaux utilisés dans ce projet seront diminués au minimum : - Par l’habituation des animaux à l’expérimentateur et aux différents gestes, une fois par jour pendant 5 jours, la semaine avant le début de la procédure (contention, manipulation, et pesées) - Par l’hébergement en groupes sociaux. Les cages sont munies de particules de bois et enrichie avec des carrés de cellulose + des bâtons de coton + de la frisure afin de permettre aux animaux de réaliser un nid conformément à leurs besoins comportementaux - Par une anesthésie générale de l’animal pendant les prélèvements sanguins - Par l’injection d’antalgique et d’analgésique avant le prélèvement terminal puis sur le plan musculaire avant incision - Par l’installation de l’animal sur une plaque chauffante lors des anesthésies. Des points limites permettent de soustraire les animaux à toute souffrance ou douleur inutile.

Choix des espèces

Nous utilisons des souris car nous disposons de souris génétiquement modifiées ainsi que d'outils pharmacologiques commercialement disponibles et couramment utilisés pour modifier le nombre de plaquettes sanguines chez la souris. Les plaquettes sanguines de souris ont des caractéristiques très proches de celles de l'Homme. Nous utiliserons des souris de 12 à 20 semaines (âge adulte, système cardiovasculaire et métabolique mature).