Administration de médicaments guidée par micropipette : une alternative 3R au gavage oral chez les rongeurs de laboratoire

Raffiner les traitements oraux chez les rongeurs de laboratoire

L'administration orale de substances à des rongeurs de laboratoire est une pratique courante dans les études précliniques, en particulier lorsqu'il s'agit de tester des composés thérapeutiques destinés à être utilisés par voie orale chez l'homme. Traditionnellement, cela se fait par gavage oral, une méthode qui consiste à insérer une canule de gavage dans la cavité buccale de l'animal et à la faire descendre via l’œsophage jusqu’à l'estomac.

Cette méthode contrainte, pratiquée sur des animaux vigiles et maintenus fermement par le cou, peut provoquer un stress important (Stuart et Robinson, 2015), surtout si l'animal refuse d'ingérer la substance et se débat. En outre, une insertion répétée de la canule ou une mauvaise insertion dans la trachée peuvent entraîner des blessures, voire la mort (Brown et al., 2000). Le gavage oral reste la méthode de référence car il permet aux expérimentateurs de contrôler le dosage et le moment de l'administration du médicament, ce qui n'est pas le cas d'autres méthodes moins stressantes, consistant à administrer une substance par l'intermédiaire de l'eau de boisson (Zhan et al., 2019) ou de la nourriture (Abelson et al., 2012) par exemple.

Pour Urs Meyer, professeur à l'Institut de pharmacologie et de toxicologie vétérinaires de l'Université de Zurich, qui travaille sur les troubles du développement cérébral sensibles à l'environnement tels que l'autisme et la schizophrénie, il était obligatoire pour des raisons scientifiques de trouver une alternative : l'administration régulière de substances avec le stress du gavage oral aurait compromis la plupart des résultats de ses recherches (Taylor et al., 2019). Lui et son équipe ont donc développé l’administration de médicaments guidée par micropipette (ou "MDA" pour « Micropipette-guided Drug Administration ») pour les rongeurs (Scarborough et al., 2020), qui permet aux animaux d'ingérer des substances actives volontairement et sans risque de blessure, via une solution appétente.

Représentations schématiques du gavage oral (à gauche) et de l'administration de médicaments guidée par micropipette (à droite) ; adapté de © Rodent MDA (tous droits réservés), texte graphique par FC3R.

La MDA et ses différents avantages

La méthode du Pr Meyer consiste à proposer aux souris une solution diluée de lait concentré sucré à l'aide d'une micropipette classique, et après une courte période d'habituation et un temps d'entraînement minimal, elles la boivent volontairement :

• Jour 1 : les souris sont tenues par le cou, mais au lieu d'utiliser une canule, une micropipette remplie de lait concentré sucré dilué est portée à leur bouche pour leur faire goûter la solution, qu'elles boivent.

• Jour 2 : les souris sont placées sur le dessus de la cage et simplement tenues par la queue tout en étant encouragées à boire directement à la pipette.

• Jour 3 : les souris boivent volontairement sans aucune contrainte physique.

Après cette habituation et cet entraînement, il est possible d'ajouter les substances d’intérêt à la solution et de commencer à expérimenter.

Chez les rats, l'habituation prend jusqu'à 7 jours : 3 jours pendant lesquels le lait concentré sucré dilué est placé dans une petite coupelle dans la cage, pour les familiariser avec la solution, et 4 jours pendant lesquels la solution est proposée avec une micropipette à travers les barreaux de leur cage (Heraudeau et al., 2023).

Les souris sont entraînées à la MDA pendant deux jours (panneau de gauche, © Scarborough et al., 2020), et au jour 3 boivent volontairement dans la micropipette sans être tenues (panneau du milieu, © Stephan Luppi, MELS, UZH, Rodent MDA). Après quelques jours d'entraînement, les rats boivent volontairement dans la micropipette (panneau de droite, © Heraudeau et al., 2023).

En permettant l'administration orale de substances en toute sécurité et sans stress, la MDA représente un énorme raffinement pour les animaux. Plus facile à apprendre et à réaliser que la technique du gavage, moins stressante, plus agréable et moins coûteuse, la MDA bénéficie également aux expérimentateurs (chercheurs et techniciens animaliers) et leur permet d'avoir de meilleures interactions avec les animaux tout en gagnant du temps, notamment pour les études longues (Heraudeau et al., 2023).

Cette méthode a également le potentiel d'augmenter la robustesse scientifique et la reproductibilité - ce qui peut permettre de réduire le nombre d'animaux nécessaires à une expérience - en étant plus précise et répétable (une micropipette est plus précise qu'une seringue de gavage), et en supprimant les biais importants introduits par le stress, la douleur ou l'inflammation (Heraudeau et al., 2023).

Avantages comparés des différentes méthodes utilisées pour l'administration orale de substances à des rongeurs de laboratoire.

Applications croissantes de la MDA 

La méthode MDA a déjà été appliquée avec succès chez la souris pour différents médicaments et domaines de recherche (Iovino et al., 2022), la recombinaison génétique médiée par le tamoxifène (Vankecke et al., 2023) et la vaccination (Chamorro et al., 2023). Elle a également été utilisée avec succès chez le rat et s'est révélée plus rapide que le gavage oral, sans effets de la solution-véhicule sucrée sur le poids corporel ou la glycémie, même après des semaines de traitement (Heraudeau et al., 2023).

Cependant, comme il reste important de valider scientifiquement la MDA pour qu'elle devienne le nouveau standard de l'administration orale de médicaments chez les rongeurs, le projet "Rodent MDA", financé par le PNR79 suisse "Advancing 3R - Animals, Research and Society", recueille des données scientifiques provenant de divers domaines de recherche afin de partager l'efficacité et les limites de la méthode à l’ensemble de la communauté scientifique. À cette fin, les équipes du Dr Meyer et du Dr Johansen (Hôpital universitaire de Zurich) étudient et comparent des solutions de véhicules et des applications ; elles travaillent, par exemple, au développement de nouveaux véhicules pour les substances très amères, à l'optimisation de la méthode pour les études métaboliques (car chaque composant individuel du lait concentré peut affecter les mesures) et à l'homologation de la MDA pour l'administration d'antalgiques et analgésiques.

Se former à la MDA

La méthode MDA est promue en ligne via un site web et des réseaux sociaux, auxquels de nouvelles ressources sont régulièrement ajoutées. La procédure opérationnelle standardisée (SOP) pour la MDA est disponible en anglais et en français. Afin de permettre aux expérimentateurs du monde entier d'apprendre et d'appliquer correctement la méthode, des réunions, des ateliers et des formations sont également possibles en Europe : rodentmda@uzh.ch 

Cette nouvelle méthode avantageuse d'administration orale chez les rongeurs pourrait remplacer le gavage dans de nombreux domaines de recherche. Plus proche de la réalité clinique, elle est encore plus précieuse lorsque l'administration orale doit être réalisée de manière chronique. Il apparait crucial de l'adapter et de la valider dans différents domaines de recherche, afin que la procédure de gavage ne soit utilisée qu’en dernier recours,  dans les cas où la MDA n'aurait pas fonctionné.