Toxicologie (hors obligations réglementaires)

Pour tester des molécules censées accélérer l'élimination de l'uranium, du thorium ou du plutonium, 268 rats mâles reçoivent ces actinides par voie intraveineuse, puis un traitement trente minutes plus tard. Ils arrivent avec un cathéter déjà implanté chez le fournisseur, vivent séparés par une plaque de plexiglas et passent 48 heures en cage métabolique pour la collecte des urines et des fèces. Tous seront tués, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, pour doser les actinides dans le sang, les reins, le foie et un fémur. Le porteur rattache le projet aux accidents en centrale, à l'usage d'armes nucléaires et aux "bombes sales", et l'inscrit dans le "contexte géopolitique actuel".

Objectifs

Des situations accidentelles, incidentelles ou des actes de malveillance peuvent entraîner une contamination interne par des actinides (uranium, thorium ou plutonium). Ces éléments, utilisés dans les domaines civil, industriel et militaire, présentent à la fois une toxicité chimique et radiologique. À court terme, une contamination peut provoquer des effets graves comme une anémie (diminution de la capacité du sang à transporter l’oxygène), des atteintes des cellules, voire le décès. À plus long terme, elle peut favoriser le développement de cancers. Les actinides ont en outre une affinité pour certains organes, notamment le foie, les os et les reins, où ils peuvent rester stockés pendant des périodes allant de quelques jours à plusieurs dizaines d’années. La prise en charge des contaminations internes repose sur l’utilisation de traitements dits décorporants. Ces traitements consistent à administrer des molécules capables de se lier fortement aux actinides afin de favoriser leur élimination par les voies naturelles (urines et selles). Il s’agit actuellement de la seule stratégie permettant de limiter les dommages aux organes et la rétention prolongée de ces éléments dans l’organisme. À ce jour, les options thérapeutiques restent limitées. Le DTPA (Acide Diéthylène-Triamine-Pentaacétique ou pentétate), seul traitement spécifique disponible, présente une efficacité partielle et peut entraîner des effets indésirables, ce qui justifie le développement de nouvelles molécules plus efficaces et mieux tolérées. L’objectif de ce projet est d’évaluer l’efficacité et la tolérance de nouvelles molécules conçues pour améliorer la prise en charge des contaminations internes par les actinides. Dans les deux premières parties du projet, des essais préliminaires en laboratoire permettront de sélectionner les molécules les plus prometteuses, sur la base de leur capacité à se lier aux actinides et de leur faible toxicité cellulaire (via des études d’efficacité et de toxicité « in vitro »). Dans la dernière partie du projet, les molécules retenues seront ensuite évaluées chez le rat (= in vivo) afin de déterminer leur capacité à réduire la rétention des actinides dans les organes et à en favoriser l’élimination. Le recours à un modèle animal est nécessaire pour étudier ces phénomènes à l’échelle de l’organisme entier, ce qui ne peut être réalisé uniquement par des approches in vitro.

Bénéfices attendus

En contribuant au développement et à l’évaluation de nouvelles molécules capables de favoriser l’élimination d’actinides de l’organisme, ce projet vise à améliorer la prise en charge des personnes exposées à une contamination interne en situation d’urgence nucléaire ou radiologique. A plus long terme, ces travaux s’inscrivent dans une démarche de préparation et de réponse aux situations accidentelles ou intentionnelles, telles que des incidents/accidents en centrale nucléaire, l’utilisation d’armes nucléaires ou des actes de malveillance impliquant des « bombes sales » (= dispositif de dispersion radiologique). Ce projet participe ainsi à la protection de la santé des populations et s’inscrit pleinement dans le contexte géopolitique actuel.

Procédures

Les interventions suivies par tous les animaux sont les suivantes : - Chirurgie d’implantation d’un cathéter (réalisée chez le fournisseur) - Pesée des animaux vigiles sur balance (1 min, trois fois) - Administration des actinides par voie intraveineuse sur animal vigile puis 30 minutes après, le traitement, également par voie intraveineuse (deux contentions de 1-2 min, espacées de 30 minutes) - Placement en cage à métabolisme afin de collecter les excreta et permettre la mesure des actinides dans les urines et les fèces (durée 48 heures). Les cages à métabolisme sont conçues de manière à permettre la séparation et la collecte des urines et des fèces, grâce à un système de support adapté, tout en permettant à l’animal de se déplacer librement.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues au cours du projet sont principalement liées aux manipulations nécessaires pour les injections et le suivi biologique des animaux. Les animaux porteront un cathéter pour faciliter l’administration des actinides et des traitements, qui pourrait entrainer un inconfort local, une gêne modérée ou un risque d’inflammation. Les injections pourront induire un stress ponctuel, lors de la contention notamment. Ces nuisances resteront modérées et de courte durée. Il n’est pas attendu d’effet toxique majeur des actinides et des molécules. La collecte des urines et de fèces pour la mesure de l’excrétion des actinides nécessite le placement en cage à métabolisme pendant une durée maximale de 48h. Cela peut générer un stress lié à l’isolement temporaire et à la réduction de l’enrichissement.

Devenir

Pour évaluer l’efficacité des molécules, il sera nécessaire d’euthanasier les animaux à la fin de la procédure. En effet, en administrant les molécules après contamination par les actinides, l’objectif sera d’observer une diminution de la présence des actinides dans l’organisme et une augmentation de l’excrétion des actinides par rapport à l’absence de traitement. Pour cela, il sera nécessaire de mesurer les actinides dans les urines, les fèces, le sang, les reins, le foie et un fémur. La collecte des fèces et des urines lors du passage en cage à métabolisme se fera de manière non invasive et permettra de récolter une partie des échantillons biologiques. Cependant, la collecte du sang, des reins, du foie et d’un fémur, requerra l’euthanasie des animaux.

Remplacement

Le projet intègre pleinement le principe de remplacement. Plus particulièrement, les deux premières étapes du projet constituent des méthodes alternatives à l’expérimentation animale : - L’évaluation de l’affinité d’une dizaine de molécules est réalisée in vitro, dans des milieux synthétiques mimant des compartiments biologiques pertinents en cas de contamination interne (sérum de rat, cellules osseuses). Cette approche permet d’étudier les interactions molécule-actinide sans recours à l’animal et de sélectionner les molécules les plus prometteuses. - Les études réalisées sur les cellules permettent une évaluation précoce de la toxicité des molécules afin d’exclure les molécules présentant un profil de sécurité défavorable, évitant ainsi leur évaluation chez l’animal. A l’issue de ces étapes, les molécules les plus prometteuses (plus efficaces et peu toxiques) seront retenus pour les études de décorporation in vivo. Ainsi, le recours à l’expérimentation animale intervient en dernier ressort et constitue la dernière étape du projet. L’approche in vivo vient combler les limites des approches in vitro qui ne permettent pas d’appréhender des paramètres complexes tels que la biodistribution, la pharmacocinétique (= devenir d’une molécule dans l’organisme), la pharmacodynamie (= effet d’une molécule sur l’organisme) et l’excrétion des actinides et des molécules, qui nécessitent un modèle intégré, à l’échelle de l’organisme entier. L’ensemble de la stratégie expérimentale permet de limiter le recours à l’expérimentation animale tout en garantissant la pertinence et la qualité des données scientifiques qui seront obtenues.

Réduction

La stratégie du projet, articulée en étapes successives, participe également au principe de réduction du nombre d’animaux utilisés. En effet, les études d’affinité et de toxicité in vitro, permettent une sélection initiale des molécules, en écartant les molécules présentant une affinité insuffisante et un profil de sécurité défavorable, évitant leur évaluation in vivo, et réduisant ainsi le nombre d’animaux utilisés. Ensuite, le nombre d’animaux par condition/groupe a été déterminé à l’aide d’outils statistiques afin d’obtenir une puissance suffisante pour exploiter correctement les données qui seront obtenues. Les résultats de l’analyse indiquent que 10 animaux par condition sont nécessaires pour pouvoir mettre en évidence des différences statistiquement significatives entre les groupes. En prévoyant une marge supplémentaire pour prendre en compte une éventuelle mortalité ou des échantillons non exploitables/analysables, le nombre d’animaux nécessaire par groupe est fixé à 14 et à 20 pour les animaux témoins. Par ailleurs, le choix d’injecter une partie des actinides en mélange permet d’évaluer plusieurs situations de contamination au sein d’un même protocole expérimental, contribuant également à la réduction du nombre total d’animaux nécessaires. Enfin, les animaux font l’objet de plusieurs prélèvements au terme de la procédure expérimentale, permettant l’analyse de plusieurs paramètres chez un même individu : excrétion urinaire et fécale, rétention tissulaire, marqueurs biologiques sanguins d’atteinte du foie et des reins … Les tissus et échantillons collectés seront conservés et pourront être partagés ou réutilisés pour des analyses complémentaires, évitant le recours à de nouveaux animaux.

Raffinement

Le projet a été conçu en intégrant le principe de raffinement afin de limiter au maximum la douleur, le stress et l’inconfort des animaux. Les animaux seront reçus à l’animalerie avec un cathéter déjà en place. Ce geste sera réalisé chez le fournisseur par des personnes formées et habituées à cette technique. Lorsque les animaux seront réceptionnés, ils feront l’objet d’une attention spécifique de la part des soigneurs, et les cathéters feront l’objet d’une surveillance renforcée afin de limiter toute complication ou douleur. En cas de besoin, un produit désinfectant ou anti-inflammatoire sera appliqué. Par ailleurs, l’utilisation de cathéters permet une contention et une manipulation efficace (plus facile et plus rapide) pour l’injection des actinides et ensuite du traitement dans le délai de 30 minutes. Cette technique, moins invasive que deux injections proches avec seringue et aiguille, permettra ainsi de réduire le stress des animaux. Par ailleurs, le port du cathéter impose un hébergement individuel afin de limiter le risque d’arrachage du cathéter par les animaux entre eux (toilette, bagarre). Pour limiter l’isolement et l’impact sur le bien-être, ils seront hébergés par groupe de 2 par cage, avec un plexiglas transparent séparant la cage pour maintenir un contact visuel et olfactif. Chacun des deux rats possédera son enrichissement (petite maison rouge + morceau de bois à ronger). Un suivi clinique quotidien sera mis en place, incluant la surveillance de l’état général, du comportement et du site d’implantation du cathéter.

Choix des espèces

Ce projet s’inscrivant dans le cadre de premières études d’efficacité pharmacologique, les animaux utilisés seront des rats adultes dont la physiologie, les fonctions rénales, hépatiques et osseuses sont matures. Par ailleurs, cela assure une cohérence les conditions expérimentales choisies pour les études in vitro. Pour ce projet, seuls des rats mâles seront utilisés. Cela permet notamment de limiter la variabilité biologique liée aux fluctuations hormonales associées au cycle de la femelle, susceptibles d’influencer la pharmacocinétique, la biodistribution et l’excrétion des actinides. L’inclusion d’un seul sexe permet de réduire la variabilité entre les animaux et de limiter le nombre total d’animaux nécessaires. Par ailleurs, l’utilisation de rat mâles est cohérente avec une grande partie des données disponibles dans la littérature sur la décorporation des radionucléides (= famille d’éléments dont font partie les actinides). Dans un second temps et en fonction des résultats obtenus, il pourra être envisagé de poursuivre l’étude des ligands en incluant des animaux femelles. Ce projet s’inscrivant dans le cadre de premières études d’affinité et d’efficacité pharmacologique, les animaux utilisés seront des rats adultes dont la physiologie, les fonctions rénales, hépatiques et osseuses sont matures. Par ailleurs, cela assure une cohérence avec le sérum de rat utilisé dans les études d’affinité in vitro, provenant d’animaux âgés de 8 à 12 semaines.

800 rongeurs, 400 souris et 400 rats, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués pour prélever leurs organes. Ils reçoivent jusqu'à huit injections d'un composé pharmaceutique, jusqu'à quatre séances d'imagerie sous anesthésie et quatre prélèvements de sang. Le but étant de trouver la dose au-delà de laquelle apparaissent des effets indésirables graves, ils peuvent développer œdèmes, convulsions, tremblements, arythmies cardiaques, difficultés respiratoires et diarrhées. Le porteur conclut que le recours à l'expérimentation animale est "indispensable" pour caractériser la tolérance d'un candidat médicament, le bénéfice final annoncé étant "la mise sur le marché de nouveaux produits pharmaceutiques".

Objectifs

Les études de doses maximales tolérées (résumé sous l’acronyme anglais de MTD, Maximum Tolerated Dose) d’un composé pharmaceutique (médicament, vaccin, agent de contraste..) permettent de définir la dose maximale à laquelle l’administration d’un composé n’induit pas d’effet indésirable grave. Ces études sont conduites en amont des études de toxicologie réglementaires exigées avant une première administration chez l’Homme lors des tests cliniques et, au final, pour l’obtention d’une autorisation de mise sur le marché (AMM). L’objectif de ce projet est donc de déterminer les doses maximales de différents composés pharmaceutiques / candidats médicaments ou vaccins administrés chez le rongeur (souris ou rat) sans que celles-ci ne provoquent d’effets indésirables sévères ou pouvant remettre en question la survie de l’animal.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de définir des doses limites administrables de plusieurs produits. Cela permettra de sélectionner des doses pertinentes pour les études de toxicologie réglementaire. Les études de MTD constituent une étape clé dans le développement et la caractérisation d’un produit permettant d’anticiper les risques cliniques et soutenir l’établissement d’un schéma posologique sûr lors de la transition vers l’homme. Le bénéfice final attendu est la mise sur le marché de nouveaux produits pharmaceutiques.

Procédures

Les animaux recevront le produit testé en dose unique ou répétée en respectant les volumes d’injections recommandés. Lors d’injections répétées, 8 injections maximum par animal pourront être réalisées. Sur animaux vigiles, les injections seront réalisées en quelques secondes (temps inférieur à 1 minute) et la durée sera d’environ 5 minutes sur des animaux anesthésiés. Des examens d'imagerie pourront également être réalisés, avec parfois injection d’un produit de contraste, sous anesthésie générale pendant une durée de 5 à 20 minutes. La fréquence des examens sera au maximum de 2 acquisitions par semaine jusqu’à la fin de l’étude (soit 4 examens au total). Des prélèvements sanguins pourront être réalisés sur animaux anesthésiés au maximum 2 fois par semaine pendant toute la durée de l’étude (soit au maximum 4 prélèvements de sang). Un prélèvement s’effectue en moyenne en 1 à 2 minutes.

Impact sur les animaux

Les animaux seront manipulés régulièrement pour différents actes techniques avec ou sans anesthésie (pesées, suivis cliniques, administration de composés, prélèvement de sang…) ce qui pourra leur engendrer un stress. De plus, lié à l’objectif du projet (recherche de la limite supérieure de sécurité de prise d’un traitement), les animaux pourront développer divers effets indésirables et réactions liés à l’administration du composé d’essai à des doses élevées : inflammation locale ou systémique, œdème, perte de poids, variation de température, léthargie ou au contraire hyperactivité, déshydratation, dyspnée, arythmies cardiaques, tremblements, convulsions, diarrhées, vomissements, modifications de la formulation globale sanguine, etc.). La détermination de points limites précoces et adaptés permettra la bonne prise en charge des animaux présentant des signes cliniques. La sévérité et la durée des signes pourront varier entre les groupes en fonction des produits testés et de leurs concentrations.

Devenir

Le projet ayant pour but l’évaluation de la dose maximale tolérée d’un composé pharmaceutique, il nécessite des prélèvements d’organes en fin d’étude donc tous les animaux seront euthanasiés.

Remplacement

Actuellement, il n’existe pas de méthode alternative permettant de reproduire de manière fiable la complexité physiologique (métabolisme, système immunitaire, fonction respiratoire, cardiaque, neurologique…) d’un organisme vivant. L’étude de la tolérance d’un candidat médicament nécessitant une évaluation de l’impact de ce traitement sur l’ensemble de ces différentes fonctions physiologiques, le recours à l’expérimentation animale est indispensable pour pouvoir caractériser la tolérance du traitement de manière exhaustive.

Réduction

Pour obtenir des résultats statistiquement exploitables permettant de conclure sur une réelle tolérance du traitement testé, des groupes de 6 animaux minimum seront utilisés. Dans le cas d’utilisation de composés marqué (compatible avec les objectifs du projet), l’évaluation de la tolérance d’un produit et de son impact sur la physiologie d’un animal pourra être complété par de l’imagerie. L’avantage de l’imagerie médicale est de plus facilement corréler un effet observé à l’injection d’un composé mais aussi de suivre un même animal au cours du temps et donc de diminuer le nombre d’animaux intégrés au projet.

Raffinement

Une période d’acclimatation d’au moins 5 jours sera respectée, portée à 7 jours en cas de transport aérien. Les animaux seront hébergés collectivement en cage tout au long du projet (de l’acclimatation à la fin de l’étude), avec des enrichissements adaptés à leurs besoins. Ils feront l’objet d’une observation quotidienne afin de détecter tout signe clinique anormal et d’appliquer, dès que nécessaire, les mesures appropriées pour garantir leur bien-être : mesures de soutien (désinfection de plaies, isolement, réchauffement, etc.) ou mise à mort humanitaire si l’état clinique est jugé moribond. Le poids des animaux sera mesuré quotidiennement après administration des produits testés. Un scoring clinique sera réalisé parallèlement à l’aide d’une grille d’évaluation. Les critères examineront à la fois l’état général (comportement, pelage, écoulements nasaux ou oculaires…) et des atteintes plus spécifiques d’un système physiologique (détresse respiratoire, troubles gastro intestinaux…), directement ou indirectement liés à la voie d’administration du composé. L’ensemble de ces éléments permettra d’attribuer un score global reflétant l’état de santé général des animaux et d’orienter la prise de décision. Des examens cliniques approfondis pourront également être réalisés. Toute anomalie clinique sera rapportée au vétérinaire responsable du suivi. Lors des anesthésies, une attention particulière sera portée pour éviter l’hypothermie : animal sur tapis chauffant ou sous lampe chauffante pendant toute la durée de l’anesthésie.

Choix des espèces

Les rongeurs (souris et rats) ont été choisis car ce sont des modèles standards, polyvalents (multiplicité des souches disponibles dont certaines sans poil) et couramment utilisés dans les études de tolérance en raison de leur facilité à obtenir des lots homogènes (âge et sexe fixés). Le choix entre la souris et le rat sera directement lié aux contraintes de volumes d’administration ou de prélèvements (plus faible chez la souris). De plus, leur taille réduite permet l’utilisation de technique d’imagerie optique corps entier pouvant être un atout non négligeable pour le suivi d’un composé à l’échelle systémique. Des souches de souris sans poil seront privilégiées dans le cas d’utilisation de composés bioluminescents ou fluorescents pour obtenir les résultats les plus pertinents (absence de la bioluminescence naturelle des poils donc augmentation de la sensibilité). Des souris et des rats de minimum 6 semaines seront utilisées au cours de ce projet (stade jeune adulte - adulte) afin de s’affranchir de la période de forte croissance de l’animal et d’avoir des animaux présentant un poids d’environ 20g pour les souris et 250g pour les rats.

Le protocole dépend du candidat médicament et de la durée de traitement demandée, dix substances devant être évaluées sur cinq ans. 80 chiens adultes vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun est anesthésié une à deux heures pour l'implantation chirurgicale d'un cathéter intraduodénal relié à une chambre sous-cutanée ou la pose d'une sonde nasogastrique, puis subit jusqu'à douze prélèvements sanguins en 24 heures et des administrations répétées pendant des jours ou des semaines, avec un hébergement en box individuel estimé à deux semaines. Le porteur retient le chien pour son anatomie digestive proche de celle de l'humain et pour sa taille, qui autorise des cathéters permanents et des prises de sang répétées, et prévoit de réutiliser ces animaux après accord du vétérinaire.

Objectifs

L’administration intraduodénale est une méthode permettant d’administrer une substance directement dans la première portion de l’intestin grêle, en contournant la dégradation gastrique. Cette voie est utilisée en pharmacologie expérimentale, en nutrition entérale, et dans certains protocoles thérapeutiques vétérinaires. Cependant, les techniques d’accès au duodénum (utilisation temporaire d’une sonde nasoduodénale ou pose d’un cathéter à demeure) présentent des variations méthodologiques importantes, souvent non standardisées. Le présent projet vise à décrire la mise en oeuvre de deux approches pour réaliser les administrations intraduodénales. Même si les 2 approches permettent la réalisation de plusieurs administrations duodénales chez le même animal, la première approche (sonde naso-gastrique) est d'avantage envisagée dans le cas d'études nécessitant des traitements répétés de courte durée (probablement 2 semaines maximum). La seconde approche (cathéter intraduodénal relié à une chambre sous cutanée de type Access port) est d'avantage envisagée pour des taritements répétés chroniques (au delà de 2 semaines). L'obectif de ce projet est donc double. Il permettra de déterminer la faisabilité technique, la stabilité post-opératoire, la tolérance clinique, la reproductibilité et la sécurité des administrations. Ce projet permettra également d'étudier la pharmacocinétique de 10 substances d'essais évalulées, sur 5 ans, dans chacune des deux techniques.

Bénéfices attendus

La voie intra-duodénale permet aux éléments testés de contourner l'estomac et de les diriger vers l'intestin grêle, afin d’éviter l’inactivation du candidat médicament par l'acidité gastrique, le retard d’absorption, et les interactions avec le contenu gastrique. Cette voie d’administration est ainsi couramment utilisée lors d’études de pharmacocinétiques (absorption intestinale pure), pour l’administration de nutriments ou médicaments sensibles à l’acidité gastrique et l’évaluation de l’effet de substances sur la muqueuse intestinale. Ce projet pemettra d'établir les profils pharmacocinétiques de candidats médicaments. Ce projet nous fournira également des données expérimentales permettant de définir et de choisir, en fonction du candidat médicament et de la durée du traitement, la meilleure approche pour assurer les administration intra-duodénales chez le chien. De plus, le projet contribuera à diminuer la douleur et le stress des animaux dans les futurs protocoles et des essais répétés et d’optimiser les conceptions expérimentales futures. Ce projet contribuera également à l'amélioration du bien-être animal grâce à l’optimisation des soins anesthésiques, antalgiques et postopératoires.

Procédures

Les animaux seront anesthésié (généralement entre 1 et 2 heures) et subiront une intervention chirurgicale afin de placer un dispositif permettant de délivrer des candidats médicaments dans le duodénum. Après réveil et une période de récupération (de 2 à 7 jours selon la technique utilisée), des prélèvements sanguins veineux seront réalisés après administration de la substance à évaluer (12 prélèvements maximum sur 24 heures; volume et fréquence adaptés à l'espèce) elon les bonnes pratiques vétérinaires. La durée de la procédure de prélèvement est de quelques secondes. Les administrations intraduodenales sont effectuées selon les bonnes pratiques vétérinaires. La durée de la procédure d’administration devrait être inférieure à une minute. Les administrations peuvent être uniques ou répétées pendant plusieurs jours ou plusieurs semaines, en fonction des spécificités du candidat traitement. La fréquence des administrations (exemple : journalière, hebdomadaire) est variable et également adaptée à la spécificité des substances testées. Pour que les animaux soient au calme pendant la phase de réveil post-chirurgicale, de faciliter les soins et protéger le dispositif d'administration, ils seront hébergés en box individuel (estimation 2 semaines maximum). Un enrichissement sera mis en place et les animaux seront hénergés à proximité de congénères (maintien visuel, olfactif et auditif avec les congénères).

Impact sur les animaux

La phase de chirurgie sous anesthésie (et mise à disposition de ration journalière de nourriture après le réveil), la phase de réveil post-chirurgicale, l'hébergement individuel (estimée à 2 semianes maximum), les administrations ou les prélèvements sanguins (sous contention légère) peuvent entrainer un stress ou une douleur légère.

Devenir

Les animaux pourront être réutilisés après l’approbation du vétérinaire.

Remplacement

En amont des tests in vivo, des tests in silico ou in vitro peuvent être envisagés (ou même requis d'un point de vue réglementaire) afin d'évaluer la tolérance locale des candidats médicaments. Cependant, même si ces tests peuvent apporter des données préliminaires ou complémentaires (permettant ainsi un tri des substances à étudier, et donc réduisant de fait le nombre d'animaux utilisés), ils ne peuvent entièrement suppléer les modèles animaux car ils ne permettent pas d’évaluer la pharmacocinétique et les effets dans un environnement biologique et physiologique intact comme cela est possible chez l’animal.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisé pour chaque étude a été optimisé de façon à obtenir des données suffisantes pour interpréter les résultats de façon correcte, évitant ainsi une répétition des études. Le nombre d’animaux utilisés pour chaque étude sera optimisé de façon à intégrer dans une même expérience la relation dose-concentration/effet (si plusieures doses sont testées). Dans la mesure du possible (dépend de la durée d'action de la ou des substances testées), plusieurs doses d'une même substance (ou de substances différentes), ainsi qu'un contrôle négative et/ou positif (si nécessaire) peuvent être testés chez le même animal à des jours différents, réduisant ainsi le nombre d'animaux utilisés. Dans le cas des études de pharmacocinétique, un groupe de traitement comprend classiquement entre 3 et 6 animaux (nombre basé sur les standard des études de pharmacocinétiques).

Raffinement

Le raffinement des méthodes expérimentales pour réduire au maximum la souffrance animale est mis en œuvre grâce à l'utilisation de points limites clairement établis, permettant d'euthanasier tout animal présentant des signes de douleur, de souffrance ou d'angoisse dépassant le cadre de l'étude. En cas de doute sur l’état général de l’animal, une évaluation approfondie sera réalisée quotidiennement jusqu'au retour aux paramètres physiologiques normaux (ou attendus) ou jusqu’à atteinte des points limites. De plus, suite à la phase de chirurgie, un formulaire interne spécifique à l’espèce sera complété. Il intègre une évaluation de l’appétit, du poids, de l’attitude, de l’activité, et du comportement général de l’animal, ainsi que l’évaluation du comportement vis-à-vis de la zone de chirurgie et de la réaction lors de la palpation de la zone de chirurgie. Ce formulaire d’évaluation de la douleur permet de prendre les bonnes décisions en évitant toute souffrance animale. Il est aussi mis en place un enrichissement complet dans l'hébergement des animaux (e.g. litière, plateformes, bacs de repos, jouets et musique, présence de congénères...). Pour les phases chirurgicales, les animaux sont anesthésiés et analgésiés, le programme d’anesthésie et d’analgésie étant défini par un vétérinaire, afin de réduire au maximum toute douleur ou sensation de souffrance. De plus, la phase de chirurgie est raffinée au maximum, par la mise à disposition d’oxygène ou air ambiant à concentration ajustable, de tapis chauffants et/ou de lampes chauffantes et de soins pré- et post-opératoires complets. Ce projet est en développement dans notre établissement utilisateur, et une évaluation interne impliquant la cellule de bien-être animal sera demandée afin de vérifier et adapter (si nécessaire) la catégorie éthique et les méthodes de raffinement.

Choix des espèces

Le chien présente une anatomie gastro-intestinale (taille, pH intestinal, motricité) et un temps de transit plus proches de l'humain que ceux des petits rongeurs, facilitant ainsi l'extrapolation des résultats. La taille du chien permet également la pose de cathéters intraduodénales permanents ainsi que des prélèvements sanguins répétés (sans saignées excessives) afin d'établir une courbe pharmacocinétique complète. Chiens adultes, conformément à la littérature scientifique et aux pratiques dans les études de pharmacocinétiques.

Pour évaluer la toxicité pulmonaire de trois substances candidates à un revêtement antimicrobien autodésinfectant, 360 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent la substance par voie respiratoire sous anesthésie générale, trois fois en une semaine, et sont pesés et observés jusqu'à une fois par jour. Le porteur indique que ces expositions peuvent provoquer une inflammation, une perte de poids et des signes cliniques anormaux touchant la respiration et les muqueuses, et que des points limites déclencheront des mesures correctives. La mise à mort sert à ouvrir les animaux et prélever des échantillons, et le porteur annonce que les résultats pourront donner lieu à des brevets protégeant les formulations développées.

Objectifs

Le projet dans lequel est inclus cette étude vise à concevoir et développer des produits intégrant des nanoparticules biosourcées aux propriétés antimicrobiennes, efficaces contre de nombreux pathogènes, tout en garantissant la sécurité pour l’humain et l’environnement. Il s’appuie sur une évaluation des dangers et des risques, combinant des nouvelles approches méthodologiques, notamment des tests in vitro et des études in vivo en vue d’une future validation réglementaire. Dans ce contexte, cette étude a pour objectif d’évaluer la toxicité et la toxicocinétique de l’exposition par voie pulmonaire de trois substances candidates au développement d’un revêtement antimicrobien autodésinfectant chez le rongeur (rats).

Bénéfices attendus

Le projet dans lequel est inclus cette étude a pour objectif de développer des produits intégrant des nanoparticules biosourcées aux propriétés antimicrobiennes, efficaces contre de nombreux pathogènes, tout en garantissant la sécurité pour l’humain et l’environnement. Il s’appuie sur une évaluation des dangers et des risques, combinant des nouvelles approches méthodologiques, notamment des tests in vitro et des études in vivo en vue d’une future validation réglementaire. Cette étude permettra en particulier de caractériser les effets sur la santé liés à une exposition par voie pulmonaire à des nanoparticules candidates au développement d’un revêtement antimicrobien autodésinfectant. Les résultats du projet seront publiés dans des revues scientifiques et pourront trouver des applications à court terme, tandis que des brevets pourront être déposés pour protéger les formulations développées.

Procédures

Observations cliniques et pesées (moins de 5 min) : au moins 2 fois/semaine, au maximum tous les jours. Administration par voie respiratoire sous anesthésie générale (moins de 10 min par administration) : 3 fois durant 1 semaine à raison d’1 fois/jour tous les 2 à 3 jours (traitement mercredi, vendredi et lundi).

Impact sur les animaux

Administration par voie respiratoire (modérée) : stress lié à l’anesthésie, et inflammation potentiellement induite par la méthode d’administration et l’administration par voie respiratoire des substances d’essai. De manière générale, la manipulation des animaux pourra modifier leurs réactions à la préhension et leur niveau d’activité, et une légère perte de poids pourra être observée dans les jours qui suivront les administrations (effets habituellement relevés suite à l’application de cette méthode d’administration par voie respiratoire chez des animaux témoins de même souche, âge et sexe). Les expositions aux substances d’essai pourront également induire des effets locaux et systémiques susceptibles de faire souffrir les animaux. Des signes cliniques anormaux, affectant notamment la respiration, les muqueuses et la physiologie, pourront être observés.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés en fin de procédure pour réaliser un examen interne, et prélever et analyser des échantillons biologiques.

Remplacement

Il n’existe pas actuellement de méthodes alternatives à l’expérimentation animale qui permettent seules de déterminer la toxicité subaiguë et la toxicocinétique de nanoparticules suite à une exposition par voie pulmonaire et qui soient reconnues d’un point de vue réglementaire et scientifique. La complexité du système respiratoire, la nécessité d’une évaluation intégrée et dynamique, les propriétés spécifiques des nanoparticules, les limites actuelles des méthodes alternatives et les attentes réglementaires justifient le recours à des études in vivo. Concernant le choix des animaux, le projet suivra les recommandations des lignes directrices de l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques pour les études d’exposition par inhalation (utilisation de rats mâles et femelles) à l’âge adulte et de souches couramment utilisées en laboratoire.

Réduction

Les modalités d’essai ont été définies compte tenu des résultats d’études antérieures in vitro réalisées dans le cadre du projet, des données toxicologiques et physico-chimiques disponibles sur les substances d’essai, et des objectifs de l’étude. Le nombre d’animaux qui sera utilisé a été déterminé conformément aux recommandations des lignes directrices de l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques pour l’évaluation de la toxicité par inhalation, ainsi qu’en fonction de l’effectif nécessaire et suffisant pour permettre une analyse statistique pertinente et robuste des données ex vivo de pathologie clinique et de toxicocinétique qui seront générées. Les groupes seront comparés par les tests appropriés au traitement de chaque type de données et à leur distribution. Plusieurs paramètres seront évalués sur un même animal, permettant ainsi de minimiser le nombre de rats utilisés.

Raffinement

A réception des animaux au laboratoire, une période d’acclimatation d’au moins 5 jours sera respectée. Ils seront hébergés à plusieurs par cage (2 ou 3 selon leur poids) par modalité d’essai pour leur socialisation. Un animal sera séparé de ses congénères en cas de lésions, d’agressivité, de respiration anormale ou de comportement anormal. Un fond sonore sera diffusé la journée pour leur permettre de s’habituer au bruit généré par les manipulations et limiter le stress des expérimentations. Du matériau leur permettant de nidifier et du matériau en bois à ronger seront disposés dans leurs cages d’hébergement. Les administrations par voie respiratoire seront réalisées sous anesthésie générale. Les animaux seront observés attentivement au plan clinique dans les heures qui suivront chaque administration, et jusqu’à ce que leur bon état de santé soit avéré. Des points limites relatifs à l’apparition de signes de douleur et des actions correctives visant à soulager les animaux ont été définis en adéquation avec les informations toxicologiques disponibles sur les substances étudiées et les paramètres étudiés pour assurer leur bien-être.

Choix des espèces

Ces expérimentations seront réalisées chez le rat car sa physiologie est largement connue et car il constitue un modèle de prédiction des effets respiratoires et systémiques reconnu par la réglementation (cf. Document d'orientation de l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques n°39). Ce projet suivra les recommandations des lignes directrices de l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques d’évaluation de la toxicité par inhalation, d’utilisation d’animaux jeunes adultes, mâles et femelles, âgés au moment du traitement de 7 à 12 semaines.

Tués à l'issue du projet pour prélever leurs organes, sauf s'ils en sont retirés sur avis vétérinaire, 4 macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun porte un collier de capture posé sous tranquillisation, une puce de température et une chambre implantée sous la peau, apprend à rester en chaise de contention pendant au moins trois semaines, puis traverse six à neuf études de 72 heures ponctuées de huit prélèvements sanguins le premier jour. L'objet est de mesurer combien de temps des vecteurs censés faire franchir la barrière hémato-encéphalique à un médicament survivent dans le sang, avant d'en retenir un pour y coupler un oligonucléotide. Le porteur décrit cette étape comme "incontournable" dans le développement préclinique, et indique qu'elle vise à proposer la technologie à l'industrie pharmaceutique.

Objectifs

Ces dix dernières années, notre société et ses partenaires académiques ont réussi à identifier et à développer des petites entités, dénommées vecteurs, pour faire pénétrer dans le cerveau des médicaments dont l’accès est proscrit par la présence d’une barrière biologique appelée Barrière Hémato-Encéphalique (BHE). Cette barrière est constituée par une paroi extrêmement étanche des vaisseaux sanguins du cerveau. Cette barrière laisse passer uniquement les composés du sang nécessaires au fonctionnement cérébral et le protège des agressions extérieures mais, ce faisant, en empêche l’accès à certains médicaments. Il existe un système de transport naturel de molécules au niveau des vaisseaux sanguins et nos vecteurs sont capables de s’y attacher pour être amenés vers le cerveau. Couplés à des médicaments ces vecteurs leurrent se système de transport comme un cheval de Troie. Cette thématique de recherche a donc un potentiel révolutionnaire pour le traitement des pathologies du cerveau comme Parkinson et Alzheimer. Nous venons d’optimiser une série de nouveaux vecteurs et dans ce projet nous souhaitons dans un premier temps étudier leur durée de vie dans le sang pour sélectionner celui qui aura le potentiel à amener le plus efficacement un médicament dans le cerveau. Le succès de ces travaux et les dernières études chez le primate non-humain ont démontré l’innocuité de nos composés et tout le potentiel de notre technologie sur le développement de nouveaux traitements. C’est dans ce contexte que nous souhaitons relever de nouveaux défis et optimiser notre technologie pour améliorer ou prolonger l’effet de cette stratégie chez le macaque. Nous comptons tout d’abord étudier la durée de vie dans le sang de 6 à 9 candidats vecteurs seul (sans impact pour les animaux) pour sélectionner le meilleur puis le coupler à une molécule thérapeutique pour évaluer son efficacité pharmacologique. Ce projet est une étape essentielle vers le développement d’un futur médicament et c’est pour cela qu’il s’effectue chez le primate non-humain.

Bénéfices attendus

Grâce à ces études nous pourrons envisager de meilleurs effets thérapeutiques dans le traitement de nombreuses pathologies du cerveau (neurodégénératives notamment) et d’optimiser ces traitements pour des maladies rares ou pour la médecine personnalisée. La molécule thérapeutique utilisée ici appartient à la classe des acides nucléiques ou oligonucléotides thérapeutiques. Dans notre cas c’est une molécule qui va permettre l’inhibition de la synthèse d’une protéine par les cellules du cerveau responsable dans notre cas du syndrome Lesch-Nyhan mais cette technologie peut-être couplé à n’importe quel oligonucléotide permettant de corriger à la baisse ou à la hausse n’importe quel type de protéines et donc de pathologies.

Procédures

Les 4 animaux seront dotés d'un collier de capture sous tranquillisation chimique. Durée pose inférieure à 1 minute. Ils seront ensuite habitués à être manipulés en chaise (au minimum 3 semaines). S'en suivra l’implantation d'une puce pour mesurer leur température corporelle et de port-à-cath (chambre d'administration et de prélèvement sanguin sous la peau) sous anesthésie générale (1h d’anesthésie générale par individu). Une série de 6-9 études débutera ensuite en vigile pour évaluer la durée de vie dans le sang des différents vecteurs (durée de chaque étude 72h) suivie d’une pause de 15 jours post administration. Au cours de ces études un vecteur sera administré (1 min) et des prélèvements sanguins auront lieu le 1er (8 prélèvements de 5 min chacun), le 2eme (1 prélèvement de 5 min) et le quatrième jour (1 prélèvement de 5 min) suivit d’une période de “rinçage” (élimination naturelle) par l’organisme pendant 10 jours. Enfin un entretien des chambres sera réalisé dans la 2eme semaine post administration (20 min par dispositifs). Après cette série d’étude, nous sélectionnerons le meilleur vecteur pour y coupler la molécule thérapeutique. Ce composé sera alors administré (1 min) aux animaux et le même nombre de prélèvements sanguins et d’entretien des dispositifs implantables seront effectués (actes de mêmes durées qu’explicité ci-dessus). Mais ici après les 2 semaines post-administration, les animaux seront mis à mort sous anesthésie générale (induction anesthésie 15 min et administration euthanasiant : 5 min pour confirmer l’arrêt cardiaque) pour procéder à la récupération des tissus et ainsi évaluer l'efficacité thérapeutique.

Impact sur les animaux

Acclimatation et entraînement à la contention : source de stress générée par le changement d’environnement qui sera réduit au fur et à mesure par l’habituation aux expérimentateurs et par l’apport de récompenses. La pose de colliers, d’une puce de monitoring de la température et l’implantation des ports à cath se fera sous anesthésie générale. Un stress sera notable à l’induction de l’anesthésie, de même que lors du réveil en phase post-opératoire et accompagné d’antalgiques pour réduire la souffrance. L’entretien des port-à-cath : les interventions se feront en vigiles, sans douleur ni stress notables. Le seul geste invasif sera la piqûre de l’aiguille à travers la peau qui sera accompagnée par une analgésie de la peau si nécessaire. La procédure de nettoyage de la peau peut engendrer irritation. Malgré les procédures d’entretien, le dispositif peut se boucher. A cette occasion une et une seule réimplantation par dispositif sera envisagée Suivi de la durée de vie dans le sang : les prélèvements et administration sont réalisés avec une seule insertion de l’aiguille dans les dispositifs par jour. Aucun effet délétère n’est attendu à l’issue des administrations, de même qu’aucune toxicité d’origine pharmacologique (données de toxicité antérieures). L’administration des composés peut engendrer une légère augmentation de température et une modification très transitoire d’un type cellulaire sanguin, les réticulocytes. Selon nos données antérieures chez cette espèce cela reste sans impact sur les animaux. Etude terminale d’efficacité : Ici pas de nouvelles sources de stress, ni d’effets indésirables supplémentaire étant donné que la molécule thérapeutique supplémentaire a déjà été testée avec succès chez cette espèce lors d’une précédente étude.

Devenir

Si le projet arrive à son terme, les 4 animaux seront mis à mort pour prélèvement des organes/tissus d’intérêt. Si les animaux sont sortis du projet sur avis vétérinaire (en relation avec les points limites), ils seront soit Réutilisés ou Replacés par la structure d'accueil (si l'avis vétérinaire y est favorable), soit Adoptés (en cas d'avis vétérinaire contredisant une Réutilisation/Replacement).

Remplacement

L’évaluation de l’efficacité et de la sécurité des produits de santé destinés à l’humain doit être réalisée chez une espèce « rongeur » et une espèce « non rongeur » avant de faire une demande d’investigation chez l’humain en clinique. La capacité de nos vecteurs conjugués à amener un médicament dans le cerveau a déjà été démontrée sur différents modèles cellulaires in vitro puis confirmée in vivo chez le rongeur ainsi que chez le rongeur humanisé pour le récepteur ciblé. Afin de pouvoir proposer à l'industrie pharmaceutique cette technologie, nous devons maintenant établir la preuve de son efficacité et innocuité chez une large espèce non rongeur proche de l’humain, le macaque. Ce projet s’inscrit donc dans une étape incontournable de développement préclinique.

Réduction

La conception de ce projet a non seulement visé à réduire au maximum le nombre d’animaux inclus (4) tout en optimisant le nombre d’études et de prélèvements pour réduire au maximum le stress occasionné, mais aussi pour limiter les interventions à des manipulations transitoires, peu invasives. L’expérience acquise chez la souris permet de réduire le nombre de primate dans chaque groupe à n=3 pour les études de durée de vie dans le sang (nombre défini en amont par nos modélisateurs), puis à n=4 (3+1) pour l’étude d’efficacité en point final. Sur cette dernière étude, nous resterons sur un groupe extrêmement restreint de 4 animaux (n=2 : composé testé et n=2 : groupe contrôle). D’après nos données internes sur cette espèce c’est le plus petit n permettant d’obtenir des résultats interprétables. Fort de cette expérience et de la reproductibilité de nos résultats nous avons donc décidé de passer à un n=2 par groupe.

Raffinement

- Hébergement : Les animaux seront hébergés dans des conditions optimales pendant toute la durée du projet. Pendant toute cette période, les animaux seront logés dans des enclos avec d’autres congénères. Une grande volière ensoleillée munie de perchoirs sera également en accès libre hors périodes de manipulation. - Alimentation : un régime alimentaire spécifique adapté pour primates sera délivré sans restriction. – Enfin, au cours de toutes les étapes du projet, des récompenses ainsi que des enrichissements (jouets, dispositifs de recherche de nourriture et enrichissements audio-visuels) seront délivrés de façon quotidienne aux animaux. - Enfin, une attention toute particulière portera sur l’anesthésie et l’analgésie avec des méthodes extrêmement conservatives en tout point similaires à l’homme et en relation avec le respect strict des points limites énoncés.

Choix des espèces

Ce projet s’inscrit dans une démarche de fin de développement chez le modèle animal avant une transposition à l'humain, un modèle de large espèce est donc requis. Le modèle Primate Non-Humain est préconisé par rapport à d’autres modèles, comme le chien/cochon. En effet les paramètres d'appariement de nos vecteurs au récepteur présent au niveau des vaisseaux sanguins cérébraux est optimal chez cette espèce. Cette "affinité" est de plus similaire à celle de l'humain pour une meilleure transposabilité (ce qui n'est pas le cas pour d'autres comme le ouistiti). Les animaux utilisés dans cette étude seront tous de jeunes adultes, >2 ans et d’environ 6-7kg. L’utilisation de jeunes adultes s’explique par le compromis entre le poids de l’animal, la quantité de molécule à administrer, ainsi que par le volume total sanguin permettant de réaliser les prélèvements sanguins sans impact pour l'animal.