Le principe des 3R concernant l'expérimentation animale a été postulé en 1959 par William Russell et Rex Burch dans un livre intitulé Principles of Humane Experimental Technique. Ce principe sont aujourd'hui largement reconnu au niveau international par les scientifiques comme une obligation morale. Il est en outre mis en œuvre dans de nombreuses législations nationales sur la protection des animaux.
Remplacement
Méthodes permettant d’obtenir le résultat scientifique recherché en l’absence de toute expérience ou intervention scientifique sur l’animal
Les méthodes de remplacement peuvent être constituées par des solutions de substitution complète ou partielle fondées sur i) des approches qui n’impliquent pas l’utilisation d’ animaux vivants telles que les cultures cellulaires (incluant des cellules primaires), les cultures de tissus et d’organes ainsi que l'utilisation de stratégies expérimentales qui prennent en compte des données existantes in vivo, des méthodes in vitro, des méthodes in silico par ordinateur, des propriétés physico-chimiques et des données non expérimentales et/ou sur ii) l’utilisation d’animaux qui, d’après les connaissances scientifiques actuelles, ne sont pas considérés comme sensibles à la douleur tels que certains invertébrés et vertébrés peu évolués.
Réduction
Méthodes destinées à obtenir un niveau d’information comparable à partir d’un nombre moindre d’animaux ou à obtenir davantage d’informations à partir du même nombre d’animaux soumis à l’expérimentation
Les méthodes de réduction visent à réduire le nombre d’animaux utilisés en améliorant le protocole d’expérience et l’analyse des données recueillies lors de l’expérimentation animales. Celles-ci représentent par exemple l’optimisation des programmes d’élevage, des protocoles d’expérience et des analyses statistiques, le partage des animaux et du matériel issu d'animaux (organes, tissus, cellules), la substitution dans la mesure du possible des mesures longitudinales à des mesures transversales et les procédés visant à contrôler la variabilité de la réponse.
Raffinement
Méthodes permettant d’atténuer ou de réduire la douleur, la souffrance et le stress potentiel ou d’améliorer le bien-être animal
Le raffinement s’applique à tous les aspects des soins apportés à l’animal et d’intervention sur ce dernier. Ces aspects comprennent les conditions d’hébergement, les techniques de manipulation, le recours à l’analgésie et l’anesthésie, l'habituation des animaux aux procédures et modalités de celles-ci, la surveillance de la santé et du bien-être, la définition de conditions limites éthiquement acceptables et la pratique de l’euthanasie. Elle passe aussi par le développement d’outils d’évaluation de la douleur et du bien-être plus performants (c’est-à-dire plus précis, plus fiables et plus sensibles).