Evaluation de l’effet d’agents thérapeutiques relargués par des biomatériaux sur la récidive tumorale dans un modèle d’ostéosarcome induit par allogreffe para-tibiale chez le rat.

L’ostéosarcome est un cancer des os rare mais agressif, touchant principalement les enfants et les jeunes adultes. Son traitement actuel, combinant chirurgie et chimiothérapie, entraîne souvent des effets secondaires désagréables impactant fortement la qualité de vie des patients. De plus, l’efficacité des agents thérapeutiques administrés par voie sanguine est limitée : les médicaments administrés ont du mal à atteindre la tumeur à cause de sa structure et de sa location particulière, souvent située en profondeur près de l’os. Notre projet vise à améliorer l’administration d’agents thérapeutiques en utilisant des matériaux spéciaux—qu’on appelle biomatériaux—innovants. L’idée est de délivrer les agents thérapeutiques directement dans la zone tumorale après son retrait chirurgical, assurant une action plus ciblée contre la tumeur osseuse tout en réduisant les effets secondaires dans le reste du corps. Pour tester cette approche, nous utiliserons un modèle animal pertinent : des cellules cancéreuses seront injectées le long du tibia de rats sains, créant un « modèle » de la maladie qui reproduit fidèlement le développement de l’ostéosarcome humain. Ce modèle nous permettra d’étudier la progression du cancer et l’efficacité de biomatériaux thérapeutiques dans des conditions proches de celles observées chez les patients. Ces expériences sur les animaux constituent une étape cruciale avant les essais cliniques chez l’homme. Les résultats de cette étude permettront de proposer aux professionnels de santé et aux patients un éventail de stratégies thérapeutiques plus ciblées, plus performantes et mieux tolérées, contribuant ainsi à améliorer la prise en charge médicale et la qualité de vie des patients atteints de ce cancer osseux.

Les bénéfices attendus de ce projet se mesurent à plusieurs niveaux. A court terme, ce projet nous permettra d’obtenir des informations cruciales sur (i) les mécanismes impliqués dans le traitement des tumeurs osseuses et leur réapparition ; (ii) si les agents thérapeutiques étudiés sont bien tolérés par le corps ou s’ils sont toxiques ; (iii) comment les agents thérapeutiques et leur mode d’administration affectent : l’os, la zone autour de la tumeur, et le corps entier. A plus long terme, ce projet permettra (i) d’acquérir des connaissances approfondies sur les changements physiologiques survenant lors de la réapparition de la tumeur ; (ii) de contribuer à l’amélioration de méthodes diagnostics robustes et précoces grâce à une meilleure compréhension des mécanismes tumoraux ; (iii) de mettre en place des traitements ciblés et personnalisés, adaptés au stade de développement tumoral ; (iv) de développer de nouveaux modes d’administration locale d’agents thérapeutiques pour limiter les effets secondaires sur tout le corps et augmenter leur efficacité si la tumeur revient. Ces bénéfices à court et long termes contribueront ainsi de manière significative à l’amélioration de la prise en charge thérapeutique des patients atteints de tumeurs malignes des os.

La procedure comporte deux interventions chirurgicales : – Injection de cellules tumorales sur le tibia : durée de l’opération 15-30 minutes. – Retrait de la masse tumorale : durée de l’opération 30-45 minutes. Les interventions chirurgicales seront réalisées sous anesthésie générale et avec une gestion appropriée de la douleur pré et post-opératoire. Des radiographies seront prises au moment de la chirurgie, les animaux seront anesthésiés et la procédure durera 5 à 10 minutes. Des traitements sont réalisés par injections 1 fois par semaine. Chaque injection dure 1 à 5 min, et est réalisée sur animal anesthésie. Des prélèvements sanguins pourront être réalisés, ces prélèvement auront lieu sur animal éveillé, dureront moins de 5 min par animal, et pourront être répétés une fois par semaine.

Les effets indésirables susceptibles d’être observés seront anticipés au plus juste en fonction des informations préalablement transmises avant toute mise en oeuvre du projet. Plus précisément, nous surveillerons l’état général et clinique des animaux de façon quotidienne pour estimer une éventuelle gêne ou douleur occasionnée par les manipulations effectuées. La réalisation de la chirurgie au moment du retrait de la tumeur pourra s’accompagner d’une possible réaction inflammatoire transitoire au niveau du site de l’incision. Les effets indésirables attendus sur les animaux peuvent être un traumatisme exprimé par des cris ou une agitation pendant l’administration des traitements ou le prélèvement de sang, et une inflammation au niveau du site d’injection.

A l’issue de la procédure tous les animaux seront humainement euthanasiés et autopsiés minutieusement. Les organes d’intérêts, dont les pièces osseuses, seront prélevés. Les prélèvements sanguins seront utilisés pour doser les agents thérapeutiques et/ou évaluer leur toxicité et/ou évaluer les modifications induites par leur administration. Les organes seront également utilisés pour doser les composés et / ou réaliser des analyses histopathologiques et d’imagerie.

De manière systématique, les agents thérapeutiques évalués in vivo ont fait l’objet de tests préliminaires in vitro. Cependant, le cancer étant une pathologie complexe, il n’existe à ce jour aucune méthode alternative à l’expérimentation animale pour évaluer l’influence de différents types cellulaires du tissu osseux dans le développement de tumeurs. Les tests in vitro actuels permettent de prédire le devenir des agents thérapeutiques testés, mais ne renseignent pas sur leurs effets au niveau de l’ensemble des organes, tissus et cellules d’un organisme, ni sur les échanges pouvant se mettre en place entre la tumeur et les tissus environnants. Ces mécanismes extrêmement complexes ne pouvant pas être mimés par des modèles simples de culture in vitro, il n’existe malheureusement pas de méthode alternative à l’expérimentation animale pour évaluer le développement tumoral osseux et l’efficacité d’agents thérapeutiques ciblés. L’utilisation d’animaux est donc indispensable pour atteindre les objectifs de ce projet.

Le nombre d’animaux impliqués dans les procédures sera réduit au strict minimum, tout en assurant l’obtention de résultats statistiquement exploitables et fiables. Cette approche permettra de tirer des conclusions solides et définitives, sans nécessiter la répétition du protocole au cours du présent projet. Nous utiliserons également des cellules tumorales bien caractérisées afin de Réduire autant que possible la variabilité inter-individus connue en cancérologie. Etant donné la variabilité inter-individus du développement tumoral et des réponses aux agents thérapeutiques, 10 animaux au maximum par condition testée sont prévus afin d’assurer un nombre minimum d’animaux nécessaire pour une analyse pertinente et une comparaison statistique fiable tout en prenant en compte le bien-être animal. Ce nombre d’animaux a été déterminé grâce à nos données historiques et l’utilisation de chaque animal a été optimisée (analyses et recueil de données longitudinales, études pilotes…) tout en limitant les contraintes au maximum. Bien que des groupes de contrôle soient nécessaires pour chaque étude, le nombre d’animaux dans ces groupes pourra être ajusté en fonction des résultats historiques et des données obtenues au cours de l’étude. Cette flexibilité permettra de Réduire encore davantage le nombre d’animaux utilisés sans compromettre la qualité des résultats. Selon notre historique, nous estimons mener 2 études par an, soit avoir besoin au maximum de 1000 rats sur les 5 années du projet.

Les animaux seront stabulés en groupe dans des locaux adaptés permettant leur maintien dans un environnement adéquat n’induisant pas de stress, et dans des conditions d’hébergement optimisées pour le projet (ajout d’un enrichissement augmenté tels que tunnel et/ou bâton ou bille de bois). L’état général et clinique des animaux sera surveillé de façon quotidienne et sera spécifiquement axée sur l’apparition (i) d’effets secondaires engendrés par les agents thérapeutiques évalués, s’ils sont connus (exemple : spasmes, inflammation locale…), (ii) de signes de douleur occasionnée par la prolifération ou l’exérèse tumorale (exemple : troubles de la locomotion, plaie, inflammation locale..), (iii) de signes de stress dus aux prélèvements de sang. Ces évaluations permettront de minimiser la douleur et tout facteur agissant sur le bien-être animal. Un protocole analgésique et/ou antalgique sera mis en place le jour des injections des cellules tumorales et du retrait de la tumeur en pré- et postopératoire. Outre la gestion de l’analgésie, les allogreffes et les exérèses seront pratiquées sous anesthésie gazeuse, et après analgésie locale au niveau du site d’injection des cellules ou avant l’ouverture du plan musculaire dans le cas d’exérèse. Les animaux seront maintenus un minimum de temps en situation d’inconfort lors de leur manipulation. Enfin, tout animal ayant atteint un ou plusieurs points limites sera humainement euthanasié.

Le rat a été choisi pour ce projet car ce mammifère présente des caractéristiques physiopathologiques et réponses tissulaires notamment au niveau osseux, proches de celles observées chez l’homme. Ces rongeurs, étant fréquemment utilisés à des fins de recherche, permettent de transposer assez facilement les résultats à l’homme, par simples approches/méthodes statistiques. Par ailleurs, leur taille permet d’obtenir un volume suffisant de sang parfaitement analysables. Enfin, les données obtenues chez ces animaux permettent de calculer facilement les doses administrables à l’homme prévues dans le cadre de premiers essais cliniques nécessaires au développement de nouveaux agents thérapeutiques. Nous utiliserons des rats jeunes car l’ostéosarcome est une tumeur qui affecte principalement les adolescents et les jeunes adultes.