Le cochon miniature : un grand modèle animal pour la recherche sur les implants cochléaires
Summary
Les porcs miniatures (mini-porcs) sont un modèle animal idéal pour la recherche sur les implants cochléaires. La chirurgie d’implantation cochléaire chez les mini-porcs peut être utilisée pour fournir des preuves initiales de la sécurité et de la performance potentielle de nouveaux réseaux d’électrodes et d’approches chirurgicales dans un système vivant similaire aux êtres humains.
Abstract
Les implants cochléaires (IC) sont la méthode la plus efficace pour traiter les personnes atteintes d’une perte auditive neurosensorielle sévère à profonde. Bien que les IC soient utilisés dans le monde entier, il n’existe pas de modèle standard pour étudier l’électrophysiologie et l’histopathologie chez les patients ou les modèles animaux avec un IC ou pour évaluer de nouveaux modèles de réseaux d’électrodes. Un grand modèle animal avec des caractéristiques de cochlée similaires à celles des humains peut fournir une plate-forme de recherche et d’évaluation pour les réseaux avancés et modifiés avant leur utilisation chez l’homme.
À cette fin, nous avons établi des méthodes d’IC standard avec des mini-porcs Bama, dont l’anatomie de l’oreille interne est très similaire à celle des humains. Des réseaux conçus pour l’usage humain ont été implantés dans la mini cochlée porcine à travers une membrane de fenêtre ronde, et une approche chirurgicale similaire à celle utilisée pour les receveurs humains d’IC a suivi. L’insertion du réseau a été suivie de mesures du potentiel d’action du composé évoqué (ECAP) pour évaluer la fonction du nerf auditif. Cette étude décrit la préparation de l’animal, les étapes chirurgicales, l’insertion en réseau et les mesures électrophysiologiques peropératoires.
Les résultats ont indiqué que le même IC utilisé pour les humains pouvait être facilement implanté chez des mini-porcs via une approche chirurgicale standardisée et donnait des résultats électrophysiologiques similaires à ceux mesurés chez les receveurs d’IC humains. Les mini-porcs pourraient être un modèle animal précieux pour fournir des preuves initiales de la sécurité et de la performance potentielle de nouveaux réseaux d’électrodes et d’approches chirurgicales avant de les appliquer à des êtres humains.
Introduction
Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), plus de 1 milliard de personnes risquent de souffrir de perte auditive dans le monde, et on estime que, d’ici 2050, une personne sur quatre souffrira d’une perte auditive1. Au cours des 2 dernières décennies, les IC ont été l’intervention la plus efficace pour les personnes atteintes d’une perte auditive neurosensorielle sévère et profonde (SNHL) permanente. Un IC convertit les signaux physiques du son en signaux bioélectriques qui stimulent les neurones ganglionnaires en spirale (SGN), en contournant les cellules ciliées. Au fil du temps, les indications d’un IC ont été élargies de sorte qu’elles incluent maintenant les personnes ayant une audition résiduelle, une perte auditive unilatérale et les personnes très âgées ou jeunes 2,3,4. Pendant ce temps, des CI totalement implantables et des réseaux avancés ont été développés5. Il n’existe cependant pas de modèle de grand animal économiquement réalisable pour étudier l’électrophysiologie et l’histopathologie de l’oreille interne avec un IC. Cette absence d’un grand modèle animal limite la recherche visant à améliorer les IC et à mieux comprendre l’impact électrophysiologique des IC sur l’oreille interne.
Plusieurs modèles animaux de rongeurs ont été appliqués dans la recherche sur l’IC, tels que la souris6, la gerbille7, le rat8 et le cobaye9; Cependant, les caractéristiques de la morphologie et des réponses électrophysiologiques sont différentes de celles de l’homme. Les structures cochléaires des modèles animaux traditionnellement utilisés pour les études IC, tels que les chats, les cobayes et d’autres animaux, diffèrent considérablement de celles des structures cochléaires humaines10. Bien que l’insertion de réseaux ait été effectuée sur des chats11 et des lapins12, en raison de leurs cochlées plus petites, cela a été fait avec des réseaux qui n’ont pas été conçus pour être utilisés chez l’homme. Plusieurs grands modèles animaux ont également été explorés pour l’IC. Les agneaux sont bien adaptés comme modèle d’entraînement pour l’implantation cochléaire atraumatique, mais la plus petite taille de la cochlée rend impossible l’insertion complète13. Les primates pourraient être les animaux les plus appropriés pour la recherche sur les IC en raison de leur similitude anatomique avec les humains14,15; Cependant, la maturité sexuelle des singes est retardée (4-5 ans), la période de gestation peut aller jusqu’à environ 165 jours et chaque femelle ne produit généralement qu’une seule progéniture par an16. Ces raisons, et le coût élevé, entravent l’application extensive des primates dans la recherche sur les IC.
En revanche, les porcs atteignent la maturité sexuelle entre 5 et 8 mois et ont une période de gestation de ~ 114 jours, ce qui rend les porcs plus accessibles pour la recherche sur les IC en tant que modèle animal de grande taille16. Les mini-porcs Bama (mini-porcs) sont issus d’une espèce de porc de petite taille en Chine en 1985, dont le bagage génétique est bien compris. Ils se caractérisent par une petite taille inhérente, une maturité sexuelle précoce, une reproduction rapide et une facilité de prise en charge17. Le mini-cochon est un modèle idéal pour l’otologie et l’audiologie en raison de sa similitude avec les humains en morphologie et en électrophysiologie18. La longueur de scala tympani d’un mini-cochon Bama est de 38,58 mm, ce qui est proche de la longueur de 36 mm chez l’homme10. La cochlée mini-porc a 3,5 tours, ce qui est similaire aux 2,5-3 tours observés chez l’homme10. En plus de la morphologie, l’électrophysiologie des mini-porcs Bama est également très similaire à celle des humains18. Par conséquent, dans la présente étude, nous avons inséré des réseaux conçus pour l’usage humain dans la cochlée mini-porc via la membrane de fenêtre ronde et avons suivi une approche chirurgicale similaire à celle utilisée chez les receveurs humains d’IC. Des mesures ECAP peropératoires ont été appliquées pour évaluer la procédure. Le processus que nous décrivons ici pourrait être utilisé à la fois pour la recherche translationnelle préclinique associée aux IC et comme plate-forme pour la formation des résidents.
Protocol
Representative Results
Discussion
Environ 15 % de la population mondiale souffre d’une perte auditive d’un certain degré et plus de 5 % d’une perte auditive invalidante21. La fourniture d’IC est le traitement le plus efficace pour les patients adultes et pédiatriques présentant une perte auditive neurosensorielle sévère et profonde. En tant que premier stimulateur implantable réussi du nerf crânien, au cours des 2 dernières décennies, les IC ont offert à des milliers de personnes malentendantes la possibilité de…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette étude a été financée par des subventions de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 81970890) et du projet d’incitation à la performance de l’Institut de recherche scientifique de Chongqing (n° 19540). Nous remercions Anandhan Dhanasingh et Zhi Shu de la société MED-EL pour leur soutien.
Materials
| 0.5 mm diamond burr | |||
| 1 mm diamond burr | |||
| 5 mm diamond burr | |||
| 2-0 suture silk | |||
| 3D Slicer image computing platform | 3D reconstruction of CT image | ||
| Alcohol | |||
| Bipolar cautery | |||
| Bipolar electrocoagulation | Stop bleeding | ||
| CI designed for human use (CONCERTO FLEX28) | MED-EL | Concerto F28 | |
| Dressing forceps | |||
| ECG monitor | |||
| Iodine tincture | |||
| Isoflurane | 3.6 mL/h | ||
| Laryngoscope | |||
| MAESTRO Software | MED-EL | Measure ECAP responses | |
| Micro forceps | |||
| Micro spatula | |||
| Mosquito forceps | |||
| Needle holder | |||
| Needle probe | |||
| Negative pressure suction device | |||
| Otological surgical instruments | |||
| Respiratory Anesthesia Machine | |||
| Scalpel with blade No. 15 | |||
| Scissors | |||
| Shaver | |||
| Stimulation device (MAX Programming Interface) | MED-EL | Measure ECAP responses | |
| Surgery microscope | Leica | ||
| Surgical drill | |||
| Surgical Power Device | |||
| Tiletamine and zolazepan | 10-15 mg/kg | ||
| Tissue forceps | |||
| Trachea cannula |
References
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