Un gilet pour suivre l'activité cardiaque et respiratoire des animaux de laboratoire
Publié par Isabelle le 18/06/2018 à 12:00
Source: CNRS
Proposer des dispositifs connectés permettant un suivi physiologique des animaux de laboratoire sans anesthésie ni chirurgie, tel est l'objectif des chercheurs du laboratoire TIMC-IMAG (CNRS/Université Grenoble Alpes/Grenoble INP/VetAgro Sup) avec leur gilet mesurant les paramètres cardiaques et respiratoires de rongeurs. Breveté et bientôt disponible grâce à la jeune société Etisense, issue du laboratoire, cet outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la...), offre de nouvelles perspectives pour améliorer à la fois les résultats de la recherche scientifique (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) et le bien-être (Le bien-être ou bienêtre est un état qui touche à la santé, au plaisir, à la réalisation de soi, à l'harmonie avec soi et les autres. René Dubos présente la santé...) animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de...).

Les questions autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent...) du bien-être des animaux utilisés à des fins de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) deviennent aujourd'hui de plus en plus présentes dans la société et du côté des chercheurs eux-mêmes. Cependant, il n'existait pas de méthode permettant le suivi physiologique cardiaque et respiratoire d'animaux éveillés, sans une lourde opération chirurgicale (Une opération chirurgicale est un acte médical qui consiste le plus souvent à extraire une structure ou à atteindre un organe à traiter après incision sur un patient...) préalable. Au-delà du bien-être animal, réussir à allier suivi respiratoire et cardiaque sans acte invasif présente un double intérêt pour les chercheurs: le suivi d'animaux libres de leurs mouvements augmente les possibilités expérimentales en évitant les biais induits par le stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un...), l'anesthésie (Le mot anesthésie provient du grec (αισθησις: faculté de percevoir par les sens) combiné à l'alpha (α) privatif et du nu (ν) euphonique....) ou la chirurgie (La chirurgie est une technique médicale consistant en une intervention physique sur les tissus, notamment par incision et suture. Un médecin spécialisé dans cette discipline est un chirurgien. Un...). Le bénéfice est aussi économique, grâce à des procédures expérimentales simplifiées (sans chirurgie, sans anesthésie, etc.).


© Etisense

Le gilet repose sur une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) de "débitmétrie virtuelle". Il mesure les variations de volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) du thorax (Le thorax est une région anatomique de certains animaux vertébrés ou arthropodes.) avec une ultrahaute résolution (1), ce qui permet de suivre le débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec...) circulant entre la cage thoracique et l'extérieur et le débit de sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la plupart des animaux. Un humain adulte...) circulant entre la cage thoracique et le reste de l'organisme. Le c?ur de ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) réside dans le traitement du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés...) issu des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...): chez les petits animaux tels que le rat (Le mot « rat » désigne en français, dans le langage vernaculaire certains mammifères rongeurs, le plus souvent du genre Rattus ou au moins de la famille des muridés. Mais certains...), le rythme cardiaque (Le rythme cardiaque est - au sens médical du terme - le mécanisme électrophysiologique à l’origine de la contraction des ventricules. Définir le rythme est le préambule à...) est beaucoup plus élevé que chez les êtres humains et l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) des signaux est beaucoup plus faible, ce qui rend leur analyse encore plus difficile. Pour lever ce verrou, les chercheurs ont développé des outils technologiques et mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures et les transformations....) qui permettent de reconstruire les paramètres physiologiques standards dont la mesure n'était accessible que par l'intermédiaire de capteurs placés autour de l'artère (Une artère (du grec αρτηρία, artêria) est un vaisseau qui conduit le sang du cœur aux poumons ou aux autres tissus de...) aorte au cours d'une opération chirurgicale (2).


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Ce concept, qui s'inscrit directement dans la règle des 3R (3), est validé chez le rat (4) et actuellement développé par la start-up Etisense (5), issue du laboratoire TIMC-IMAG. Leur objectif est de commercialiser leur premier produit destiné aux rongeurs, Decro, au troisième trimestre 2019. A plus long terme, les chercheurs ont pour ambition de décliner leur gilet à d'autres espèces telles que le cochon d'Inde, le mini-porc, le chien (Le chien (Canis lupus familiaris) est un mammifère domestique de la famille des canidés, proche du loup et du renard. Autrefois regroupé dans une espèce à part entière, connue sous le nom scientifique de Canis...) ou le primate.

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Notes:

(1) Grâce à une méthode appelée pléthysmographie par inductance (L'inductance d’un circuit électrique est un coefficient qui traduit le fait qu’un courant le traversant crée un champ magnétique à travers la section entourée par ce circuit. Il en résulte un flux du champ...).
(2) P. Baconnier, F. Boucher, P.Y. Guméry. Dispositif et procédé de mesure non-invasive du débit aortique sous-diaphragmatique chez un petit mammifère (Les Mammifères (classe des Mammalia) forment un taxon inclus dans les vertébrés, traditionnellement une classe, définie dès la classification de Linné. Ce taxon est considéré comme...) de laboratoire. Brevet WO 2017037369 A1.
(3) En recherche, la règle des 3R consiste à remplacer les animaux par d'autres méthodes lorsque cela est possible, à réduire le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'animaux utilisés, et, comme ici, à améliorer les procédures (refine, en anglais). Voir Consulter le site web (Un site Web est un ensemble de pages Web hyperliées entre elles et mises en ligne à une adresse Web. On dit aussi site Internet par métonymie, le World Wide Web reposant sur Internet.)
(4) Pour le moment, le gilet existe sous une forme "filaire", relié aux appareils de mesures. Les chercheurs ont développé une version "télémétrique", sans fil, en cours de validation chez les rongeurs.
(5) Le projet a bénéficié de financements de la SATT Linksium Grenoble Alpes et de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Carnot LSI (Logiciels et systèmes intelligents).
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