Les récentes avancées éthiques et technologiques remettent en question certaines utilisations des animaux de laboratoire. Dans tous les cas, ces derniers ne peuvent plus être traités comme de la simple chair à canon scientifique.
À l’origine de la majorité des traitements médicaux actuels se trouve une véritable ménagerie. Sans les animaux, la médecine moderne n’aurait sans doute jamais franchi autant d’étapes décisives. Au-delà du classique rat de laboratoire ou de la petite souris blanche, plusieurs espèces – chats, chiens, cochons, singes et même poissons – ont contribué et contribuent encore à la compréhension et à l’amélioration de la santé humaine.
Longtemps, il n’a tout simplement pas existé d’autre option : percer les mystères de la vie passait inévitablement par l’expérimentation animale, une pratique dont les traces les plus anciennes remontent à l’Antiquité. À partir des années 1950, avec l’entrée de la science biomédicale dans sa forme moderne, le nombre d’animaux sacrifiés a explosé, dépassant la centaine de millions par année aux États-Unis seulement.
Dès 1959, deux pionniers britanniques du bien-être animal, William Russell et Rex Burch, ont remis en question cette approche utilitariste. Ils ont proposé le principe des 3R : réduire le nombre d’animaux utilisés, raffiner les procédures pour diminuer la souffrance et remplacer les modèles animaux par d’autres méthodes lorsque cela était possible. Si ces lignes directrices ont jeté les bases de l’éthique animale, leur mise en application prend une nouvelle tournure depuis une décennie. Grâce notamment à la multiplication des techniques permettant de contourner les cobayes – culture cellulaire, organoïdes, laboratoires sur puce, modèles virtuels, etc. Plus que jamais, l’expérimentation animale doit être justifiée, encadrée, contrôlée. À l’Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR), l’utilisation des animaux en recherche a ainsi profondément évolué ces dernières années. Cela se reflète dans les gestes, les procédures et même la taille des cages de l’animalerie.
« En 14 ans, le changement le plus marqué que j’ai vu, c’est le niveau des réflexions éthiques demandées aux chercheurs, constate Fanny Longpré, adjointe au doyen à la recherche et responsable de l’animalerie de l’UQTR. Avant, on ne demandait pas autant de justifications sur le bien-être animal ni sur la pertinence scientifique des protocoles. Aujourd’hui, c’est un processus qui nous oblige à repenser chaque étape. »
Plus de 100 millions de rats et de souris sont sacrifiés chaque année dans les laboratoires, rien qu’aux États-Unis.
Réduire, mais pas totalement remplacer
En pratique, du côté des 3R, c’est le « raffinement » qui compte les avancées les plus concrètes. Il passe notamment par une meilleure gestion de la douleur : « Les techniques visant le confort de l’animal, en particulier pour l’analgésie et l’anesthésie, ont beaucoup évolué, explique Fanny Longpré. Par exemple, certaines méthodes d’euthanasie permises auparavant, comme l’inhalation de CO2, sont maintenant encadrées de manière beaucoup plus stricte. » Même la conception des cages a été revue : « Un rat a besoin d’espace pour s’étirer, mais aussi d’un environnement social. Ce n’est plus acceptable de le laisser dans une cage trop petite et isolée. »
La réduction constitue un défi plus complexe, mais les outils statistiques sophistiqués et l’intelligence artificielle ouvrent de nouvelles pistes pour obtenir des résultats valides sans multiplier le nombre d’animaux nécessaires. « L’intelligence artificielle pourrait permettre de vérifier certaines hypothèses à partir de bases de données avant d’expérimenter, ce qui réduira le recours aux animaux », ajoute l’ancienne agente de recherche. Elle plaide aussi pour la publication de résultats négatifs, c’est-à-dire d’expériences ayant montré par exemple l’inefficacité d’un médicament. « Même si l’approche ne marche pas, un résultat, c’est un résultat, et le publier pourrait éviter que d’autres chercheurs n’utilisent des animaux pour tester la même approche. »
Quant au remplacement, on est encore loin d’y être : certains phénomènes biologiques complexes ne peuvent être simulés qu’au sein d’un organisme entier. Mais, là encore, les équipes s’améliorent : la précision des manipulations génétiques a permis de réduire considérablement les « essais-erreurs » autrefois nécessaires pour produire des modèles animaux.
Des souris et des gènes
La révolution a eu lieu il y a une dizaine d’années, avec la démocratisation de CRISPR-Cas9, véritable « bistouri » génétique capable de modifier n’importe quel gène avec une grande précision. « Pour vérifier qu’un gène est en cause dans une maladie, il est crucial de générer un modèle animal qui va permettre de répliquer les symptômes de la maladie humaine », explique Nicolas Pilon, directeur de la plateforme de génération et de génotypage de modèles murins à l’Université du Québec à Montréal (UQAM).
« Avant CRISPR-Cas9, modifier un gène, c’était quelque chose de compliqué, qui demandait des années et beaucoup d’efforts, affirme-t-il. Aujourd’hui, on peut cibler précisément un gène et observer les effets de cette modification en quelques mois seulement, tout en réduisant le nombre d’animaux. On ne peut plus s’en passer. »
Ces expérimentations sont aussi une source continue de découvertes… inattendues. « Par exemple, en insérant des gènes pour créer des cellules fluorescentes, on s’est retrouvés avec un animal qui présentait des symptômes semblables à ceux du syndrome des ovaires polykystiques, se rappelle Nicolas Pilon. En s’insérant aléatoirement dans le génome, par accident, le transgène a recréé cette maladie. Ce n’était pas quelque chose qu’on cherchait au début, mais on a maintenant un modèle pour l’étudier. C’est le hasard suprême. »
Selon lui, ces modèles permettent de dépasser les limites des études in vitro : « Les interactions entre organes, les réponses immunitaires, le comportement de l’animal… Recréer ça dans une boîte de Pétri, c’est pratiquement impossible. Et, honnêtement, je ne vois pas de limites aux modifications génétiques qu’on peut faire aujourd’hui. »
L’impression 3D pour un apprentissage en douceur
Manipuler des animaux, c’est aussi un passage obligé pour les futurs vétérinaires. Mais soigner un animal sauvage blessé aussi délicat qu’un oiseau de proie est une gageure. Encore plus lorsqu’on est étudiant et qu’on tente d’apprendre en même temps qu’on soigne. Grâce à une équipe d’ingénieurs de l’École de technologie supérieure (ÉTS), les apprentis vétérinaires peuvent désormais se faire la main sur des oiseaux beaucoup plus coopératifs : des maquettes ultra-réalistes de silicone et de plastique imprimées en 3D.
« Le but est très noble : on remplace les animaux vivants par des maquettes, résume Vladimir Brailovski, professeur en génie mécanique à l’ÉTS. Ce genre de modèle est fait depuis longtemps avec les chiens ou les chats, mais ça n’existait pas pour les oiseaux. »
Les gestes parmi les plus délicats – et stressants – pour l’animal incluent la prise de sang, qui doit se faire au niveau du cou, ou encore le gavage, utilisé quand l’oiseau ne peut pas s’alimenter seul.
Pour atteindre le réalisme nécessaire, l’équipe a numérisé par rayons X une buse morte afin d’obtenir un modèle 3D précis de son crâne et de ses os, reproduit ensuite par impression 3D. Les tissus mous, eux, sont recréés en silicone. « Le tissu mou, c’est compliqué. Mais une fois qu’on a trouvé la bonne technique – le moulage en silicone –, ça a tout changé », précise Vladimir Brailovski.
Les premiers essais sont prometteurs. Les apprentis vétérinaires qui s’exercent sur ces mannequins ne deviennent pas nécessairement meilleurs techniquement, mais ils gagnent en assurance. « Les élèves qui ont utilisé la maquette ont plus de confiance quand ils manipulent les vrais animaux », note le chercheur. Et cette confiance a un effet direct sur le bien-être animal : « Si un élève est stressé, il va davantage stresser l’animal. Un étudiant plus confiant, c’est aussi un animal moins malmené. »
Selon l’ingénieur, d’autres groupes songent à adopter cette approche. « Pour moi, c’est une voie toute tracée : les aspects éthiques, économiques, mais aussi pédagogiques rendent la modélisation 3D incontournable », conclut-il.
Petit poisson, grandes découvertes
Choisir le meilleur modèle animal pour une étude est aussi une bonne façon de « raisonner » l’utilisation des cobayes. Les mammifères ne sont pas toujours les meilleurs candidats. C’est en tout cas ce qu’estime Laurent Chatel-Chaix, professeur de virologie moléculaire à l’Institut national de la recherche scientifique (INRS).
Lorsque l’épidémie de Zika a frappé l’Amérique latine au milieu des années 2010, les images de nouveau-nés atteints de microcéphalie ont marqué les esprits. Quinze ans plus tard, il n’existe toujours pas de vaccin ni de traitement contre ce virus transmis par les moustiques. Pour comprendre comment le virus agit sur le cerveau en développement, l’équipe de Laurent Chatel-Chaix a trouvé un allié inattendu : le poisson-zèbre.
« Le poisson-zèbre présente de nombreuses similitudes avec l’humain dans le développement du système nerveux, explique-t-il. Son développement rapide et sa transparence permettent d’observer en direct la formation des organes. »
L’équipe, qui réunit des spécialistes de virologie et de neurobiologie, a montré que le poisson-zèbre se laissait lui aussi infecter par le virus Zika. « Lorsqu’on infecte les larves, elles présentent des cerveaux plus petits, des défauts de mobilité et même des circuits neuronaux mal formés, résume Laurent Chatel-Chaix. L’approche est aussi beaucoup plus simple que chez la souris. Chez le rongeur, il faut opérer des femelles enceintes, injecter le virus dans le fœtus, attendre la naissance des animaux… C’est techniquement très lourd, coûteux et éthiquement complexe. »
Grâce au modèle du poisson-zèbre, les scientifiques de l’INRS ont identifié une protéine virale clé, NS4A, capable à elle seule de provoquer plusieurs anomalies liées à la microcéphalie. Le modèle offre aussi une puissance expérimentale inégalée : « On peut manipuler le génome du poisson très facilement et travailler sur des centaines de larves en même temps – ce qui donne une puissance statistique énorme. » Plus encore, il permet de tester rapidement des molécules thérapeutiques : « Quand on met un antiviral dans l’eau, le cerveau des poissons redevient normal – preuve directe que le phénotype est bien causé par la réplication du virus Zika. »
« Je ne vois pas de limites aux modifications génétiques qu’on peut faire aujourd’hui. »
Nicolas Pilon
Des techniques plus éthiques
Travailler de façon éthique avec des animaux demande aussi parfois de faire preuve d’ingéniosité, surtout lorsqu’on sort du laboratoire. En s’inspirant d’une technique de dépistage précoce du cancer, une équipe de l’INRS a réussi une étonnante combinaison : sonder la santé des écosystèmes marins tout en protégeant les populations de petits mollusques qui leur servent de cobayes.
« Mes recherches consistent à utiliser la moule comme espèce sentinelle afin d’évaluer l’état de santé des milieux marins et côtiers », explique Sophia Ferchiou, qui a travaillé sur ce projet lors de son doctorat au Centre Armand-Frappier Santé Biotechnologie de l’INRS.
En filtrant l’eau, la moule accumule un tas d’informations sur son environnement. Mais, jusqu’ici, il fallait tuer le mollusque pour extraire ces informations. « On doit sacrifier des milliers de moules pour évaluer la présence de polluants environnementaux. Sur certains sites, cela pouvait même mettre en danger la population locale. C’est là qu’on s’est tournés vers la biopsie liquide », explique Sophia Ferchiou. Cet examen, qui consiste à analyser l’information génétique dans les fluides corporels, comme le sang, est de plus en plus utilisé en médecine.
Concrètement, chez la moule, les biologistes prélèvent une petite quantité d’hémolymphe – l’équivalent du sang – sur des milliers de spécimens. Comme chez l’humain, cette analyse permet de détecter des mutations génétiques, mais aussi la présence d’ADN provenant de bactéries, de virus et de parasites ou encore des traces de polluants. « C’est une mine d’informations qu’on obtient presque instantanément », indique Sophia Ferchiou.
Depuis 2019, des collectes sont menées plusieurs fois par année par l’INRS sur différents sites critiques, en collaboration avec Parcs Canada et la Sépaq. « Ce partenariat nous a permis de recueillir une quantité phénoménale d’échantillons », se réjouit la chercheuse. Les premières analyses ont déjà révélé des différences notables entre les sites, liées notamment à la proximité de rejets agricoles ou domestiques.
En combinant médecine et écologie, la biopsie liquide pourrait bien devenir un outil important pour suivre l’incidence des changements climatiques et de la pollution sur les milieux marins. « C’est un peu comme si la moule prenait pour nous une photo instantanée de son environnement », résume Sophia Ferchiou.
Les animaux ont décidément beaucoup à offrir à la recherche. Qu’on l’approuve ou non, ils ne sont pas près de céder leur place dans les laboratoires. Pour Fanny Longpré, de l’UQTR, il est donc crucial que la formation en tienne compte : « Je pense qu’on devrait aller plus loin dans l’intégration de l’éthique animale dans les cursus universitaires pour que les futurs chercheurs s’emparent de cette réflexion dès le départ. »
Photos: Shutterstock (animaux); ÉTS (crâne d’oiseau en 3D)
