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Etude des effets de candidats médicaments dans un modèle d’embolie pulmonaire (EP) chez le rongeur

Types de recherche
Recherche appliquée, Recherche fondamentale, Système respiratoire, et Troubles cardiaques
Mots-clés
embolie pulmonaire et Hypertension pulmonaire
Rats : 1615
Souffrances
sans réveil0
légères0
modérées170
sévères1445
Devenir
Mise à l'adoption0
Reproduction (ou relâché si sauvage)0
Réutilisation0
Devenir non indiqué1615

Objectifs et bénéfices escomptés du projet

Décrire les objectifs du projet.

L’embolie pulmonaire est une pathologie cardiovasculaire résultant de l’obstruction d’une artère pulmonaire par un caillot de sang s’étant formé dans un vaisseau sanguin (appelé thrombose) éloigné, provenant généralement des veines des membres inférieurs. L’embolie pulmonaire est le 3ème syndrome cardiovasculaire aigu le plus fréquent dans le monde. Les facteurs de risques sont nombreux et incluent entre autres l’âge, les pilules contraceptives, l’insuffisance cardiaque, l’immobilisation, l’obésité, le tabagisme… La mortalité à la suite de l’embolie pulmonaire varie entre 2,5 et 30% selon les études. La plupart des décès par embolie pulmonaire surviennent quelques heures après l’événement, avant-même que le diagnostic ne soit réalisé dans 59% des cas. La prise en charge de la phase aigüe de l’embolie pulmonaire consiste à administrer des traitements qui vont venir dissoudre le caillot et rétablir la circulation dans l’artère pulmonaire obstruée tels que des anticoagulants, ou encore à effectuer le retrait du caillot par chirurgie. Cependant, cette dernière est réservée pour les cas les plus graves d’embolie pulmonaire et est une technique invasive alors que l’administration d’agent anticoagulant présentent des limites d’efficacité entre les individus et des effets secondaires tels que des risques d’hémorragie. L’objectif de ce projet est donc d’établir un modèle d’embolie pulmonaire chez le rat et de tester l’efficacité de nouveaux traitements pouvant dissoudre le caillot pour cette indication thérapeutique.

Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?

Ce projet permettra d’apporter une preuve de concept de l’efficacité de nouveaux traitements sur le modèle rongeur d’embolie pulmonaire en agissant sur les paramètres des flux sanguins au niveau cardiaque (e.g., pression artérielle dans les cavités cardiaques ou vaisseaux sanguin pulmonaires) et anatomique/tissulaire. Ces nouvelles stratégies thérapeutiques pourront être testées en clinique afin de les proposer ensuite comme traitement aux patients souffrant d’embolie pulmonaire.

Nuisances prévues

À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?

Les animaux vigiles sont d’abord soumis à un prélèvement de sang au niveau de la veine caudale de la queue (durée 5min) entre 2 et 24h avant l’injection des caillots. Ensuite, les animaux sont anesthésiés quelques heures plus tard puis une chirurgie est réalisée pour implanter un cathéter dans la veine jugulaire, localisée au niveau du cou afin d’injecter des mini caillots dans la circulation sanguine en direction des petites artères pulmonaires et ainsi induire une embolie pulmonaire (durée de l’intervention environ 30min). Un composé de référence ou un candidat médicament peut être administré sur animal éveillé par voie intraveineuse au niveau de la queue. Les animaux sont ensuite remis dans leur cage soit directement avec leur congénère soit de manière individualisée (au maximum 10h) lorsqu’ils devront être traités avec un candidat médicament afin d’éviter qu’ils ne s’arrachent le cathéter veineux (permettant l’administation du composé) entre eux. Quelques heures plus tard, les animaux sont à nouveau anesthésiés (une à plusieurs fois) avant d’être soumis aux imageries cardiaques (environ 20 min pour chaque passage) pour contrôler les répercussions et l’évolution de l’embolie pulmonaire ou pour évaluer l’efficacité du traitement. A la fin de la procédure, une chirurgie est effecutée sous anesthésie et analgésie afin de réaliser des mesures de pression dans le ventricule droit et dans l’artère pulmonaire puis pourront être soumis à un prélèvement sanguin par ponction directe dans le coeur avant d’être mis à mort par surdose d’euthanasiant (durée 15min). En parallèle, ces animaux pourront subir un prélèvement sanguin par ponction directe de la veine jugulaire réalisée sous anesthésie gazeuse.

Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?

Le prélèvement de sang sur rat vigile, permettant de créer les caillots sanguins, nécessite une contention de l’animal pouvant être source de stress, ainsi qu’une ponction avec une aiguille de la veine de la queue pouvant générer une douleur. L’induction de l’obstruction des vaisseaux sanguins pulmonaires par l’administration de caillots (provenant du sang prélevé sur le même animal), se réalise sous anesthésie gazeuse, après l’ouverture chirurgicale de la peau au niveau du cou et peut donc provoquer des douleurs au réveil. L’obstruction des vaisseaux pulmonaires en elle-même engendre une douleur et provoque une détresse respiratoire plus ou moins sévère en fonction de la localisation et de de la taille de la zone obstruée. Dans les heures qui suivent l’obstruction des vaisseaux pulmonaires, une baisse de la mobilité peut être observée ainsi qu’une perte d’appétit et une baisse de l’hydratation entrainant une perte de poids. L’administration des composés dans le système veineux nécessite l’insertion d’un petit tube dans la veine de la queue pouvant être à l’origine de douleur et d’inconfort. Par ailleurs, ce tube peut être arraché par l’animal et entrainer un saignement plus ou moins abondant. Une nouvelle anesthésie générale sera nécessaire à chaque fois qu’une échographie cardiaque (pour suivre l’évolution de la pathologie) devra être réalisée (4 au maximum sur 24h toutes les 2h, avant et après l’occlusion des vaisseaux) ou pour réaliser des prélèvements sanguins à la veine jugulaire. De même, en fin de protocole, des mesures de la pression sanguine dans le coeur et le poumon seront effectuées sur animal anesthésié après exposition du coeur par chirurgie et pouvant être suivi par un prélèvement de sang. Les prélèvements de sang (sans excéder les 20% du volume total sanguin) entrainent une diminution du volume sanguin ainsi qu’une déshydratation accompagnée d’une sensation d’inconfort et de stress plus ou moins marquées en fonction du volume de sang prélevé. Un des effets indésirables potentiel est lié à l’administration du médicament à tester : un problème lors du geste technique ou un effet secondaire du composé testé peut être observé surtout pour les nouvelles molécules innovantes avec peu de recul.

Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.

A la fin de la procédure, tous les animaux seront mis à mort afin de récupérer des organes pour des analyses de tissus (coeurs, poumons, artères pulmonaires) et/ou des analyses de morphologie des organes (pesée des deux ventricules du coeur). Les mesures de pressions dans le ventricule droit sont également trop invasives pour envisager un réveil des animaux.

Application de la règle des "3R"

1. Remplacement

3R / Remplacement :

L’objectif du projet est d’obtenir une preuve de concept d’efficacité de nouveaux composé in vivo. Afin d’évaluer l’effet des composés sur l’évolution des paramètres de flux sanguin cardiaques et anatomique/tissulaire après l’embolie pulmonaire, le recours à un modèle animal est nécessaire, ce que ne peut pas reproduire le modèle in vitro.

2. Réduction

3R / Réduction :

Ce projet débute par une étude pilote pour mettre au point le modèle d’embolie pulmonaire. L’induction de l’embolie pulmonaire sera évaluée par un suivi sur plusieurs heures de la réponse des flux sanguins au niveau cardiaque par échographie, ce qui permet de limiter le nombre d’animaux utilisés. Une fois la technique d’induction maîtrisée, un groupe d’animaux induits sera comparé à un groupe contrôle afin de valider statistiquement l’induction du modèle et les variabilités observées. Dans un second temps, 2 composés de références seront testés à 3 temps différents, afin de définir la fenêtre thérapeutique à laquelle l’administration de traitement permettant de dissoudre les caillots est efficace pour avoir des effets bénéfiques. Ces 6 groupes expérimentaux seront comparés à un groupe contrôle sain et à un groupe induit avec l’embolie pulmonaire et non traité afin de sélectionner le temps d’administration des composés le plus efficace et de limiter le nombre de groupes expérimentaux nécessaires pour tester ensuite l’efficacité de candidats médicaments. Les animaux seront répartis de manière aléatoire après l’induction de l’embolie pulmonaire à partir des mesures de flux sanguins par échographie cardiaque, permettant ainsi d’homogénéiser les différents groupes et de diminuer la variabilité entre ces derniers.

3. Raffinement

3R / Raffinement :

A l’arrivée des animaux, une période d’acclimatation d’au moins 6 jour est respectée. Les expérimentations sont effectuées par un personnel compétent et entraîné, habitué à de la microchirurgie vasculaire. Une importance particulière est portée au suivi des animaux pour prévenir et remédier à l’apparition de douleur ou de mal-être. Les points limites sont fixés avant le début des expérimentations. Les animaux seront hébergés par 2 par cage. Des enrichissements multiples leur sont proposés (batônnets en bois, carrés de cellulose, rouleaux en carton), en alternance, pour limiter l’habituation et l’ennui. Les actes pouvant générer de la douleur seront réalisés sous anesthésie et/ou analgésie. Les animaux seront également habitués à la manipulation et à la contention pour diminuer le stress lié à ces procédures. Les prélèvements sanguins ainsi que les doses et volumes d’injection d’anesthésiques chimiques, d’analgésiques ou de sérum physiologique seront réalisés selon les recommandations éthiques (doses et volume adaptées en fonction des voies d’administration comme la voie intrapéritonéale, voie sous-cutanée ou voie intraveineuse). Après chaque prélèvement, une injection de sérum physiologique sera réalisée (volume équivalent injecté directement dans la voie veineuse ou 3 fois le volume prélevé injecté en sous cutané) afin de compenser la perte de volémie. La chirurgie pour induire l’embolie pulmonaire consistant à administrer des caillots de sang au niveau de la veine jugulaire sera réalisée sous anesthésie et analgésie et les animaux bénéficieront d’une surveillance accrue en phase post-opératoire jusqu’à la fin du protocole (24h maximum). De la nourriture et/ou des gels enrichis seront déposés dans la cage afin de limiter la perte de poids des animaux après la chirurgie. Les échographies cardiaques seront également réalisées sous anesthésie (i.e., gazeuse). Pour chaque anesthésie, les animaux sont placés sur un tapis chauffant retro-contrôlé et maintenus et du gel ophtalmique est déposé sur leurs yeux.

Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.

Le rat, classiquement utilisé en laboratoire, présente des similitudes importantes avec l’humain d’un point de vue de l’anatomie et de la physiologie pulmonaire, vasculaire et cardiaque. La réponse pathophysiologique du rat dans les modèles d’embolie pulmonaire est comparable à celle des humains notamment en termes de modifications des flux sanguins et de réponse inflammatoire. Des rats de 5 semaines au moment où ils arrivent en acclimatation dans nos locaux sont utilisés pour ce modèle. Ce modèle est sensible à l’âge et des animaux plus âgés ne présentent pas le même développement de la pathologie.