Induction de la parodontite par une combinaison de ligature et d’injection de lipopolysaccharide dans un modèle de rat
Summary
Dans cette étude, un modèle de rat d’induction de la parodontite est présenté via une combinaison de ligature rétentive et d’injections répétitives de lipopolysaccharide dérivé de Porphyromonas gingivalis, sur 14 jours autour des premières molaires maxillaires. Les techniques de ligature et d’injection de LPS se sont avérées efficaces pour induire une péridontitis, entraînant une perte osseuse alvéolaire et une inflammation.
Abstract
La parodontite (MP) est une maladie immuno-inflammatoire chronique très répandue du parodonte, qui entraîne une perte des tissus mous gingivaux, du ligament parodontal, du cément et de l’os alvéolaire. Dans cette étude, une méthode simple d’induction de la MP chez le rat est décrite. Nous fournissons des instructions détaillées pour le placement du modèle de ligature autour des premières molaires maxillaires (M1) et une combinaison d’injections de lipopolysaccharide (LPS), dérivées de Porphyromonas gingivalis à la face mésio-palatine du M1. L’induction de la parodontite a été maintenue pendant 14 jours, favorisant l’accumulation de biofilm bactérien et l’inflammation. Pour valider le modèle animal, l’IL-1β, un médiateur inflammatoire clé, a été déterminée par un dosage immunologique dans le liquide gingival creviculaire (GCF), et la perte osseuse alvéolaire a été calculée à l’aide de la tomodensitométrie à faisceau conique (CBCT). Cette technique s’est avérée efficace pour favoriser la récession gingivale, la perte osseuse alvéolaire et une augmentation des niveaux d’IL-1β dans le FCGC à la fin de la procédure expérimentale après 14 jours. Cette méthode s’est avérée efficace pour induire la MP, pouvant ainsi être utilisée dans des études sur les mécanismes de progression de la maladie et les futurs traitements possibles.
Introduction
La parodontite (MP) est le sixième problème de santé publique le plus répandu dans le monde, touchant environ 11% de la population totale, étant une forme avancée, irréversible et destructrice de maladie parodontale 1,2. La MP est un processus inflammatoire qui affecte les tissus gingivaux et parodontaux, ce qui entraîne une récession gingivale, une migration apicale de l’épithélium jonctionnel avec le développement de la poche et la perte de l’os alvéolaire3. De plus, la MP est associée à plusieurs maladies systémiques, notamment les maladies cardiovasculaires, l’obésité, le diabète et la polyarthrite rhumatoïde, pour lesquelles des facteurs environnementaux et spécifiques à l’hôte jouent un rôle important 4,5.
Par conséquent, la MP est une maladie multifactorielle principalement initiée par l’accumulation de plaque microbienne – résultant de la dysbiose des communautés microbiennes – et par une réponse immunitaire exagérée de l’hôte aux agents pathogènes parodontaux, ce qui conduit à la dégradation du tissu parodontal 4,6. Parmi plusieurs bactéries parodontales, la bactérie anaérobie à Gram négatif Porphyromonas gingivalis est l’un des principaux agents pathogènes de4. P. gingivalis contient un lipopolysaccharide complexe (LPS) dans ses parois, une molécule connue pour induire l’infiltration de leucocytes polymorphonucléaires et la dilatation vasculaire dans les tissus parodontaux enflammés7. Il en résulte la production de médiateurs inflammatoires, tels que l’interleukine 1 (IL-1), l’IL-6 et l’IL-8, le facteur de nécrose tumorale (TNF) ou les prostaglandines, avec une activation ultérieure des ostéoclastes et une résorption osseuse, entraînant la destruction des tissus et la perte ultimedes dents 3.
Parmi les différents avantages des modèles animaux, citons la capacité d’imiter les complexités cellulaires comme chez l’homme, ou d’être plus précis que les études in vitro , qui sont réalisées sur des surfaces plastiques avec des types cellulaires limités8. Pour modéliser expérimentalement la MP in vivo, différentes espèces animales ont été utilisées, comme les primates non humains, les chiens, les porcs, les furets, les lapins, les souris et les rats9. Cependant, les rats sont le modèle animal le plus étudié pour la pathogenèse de la MP parce qu’ils sont peu coûteux et faciles à manipuler10. Leur tissu gingival dentaire a des caractéristiques structurelles similaires au tissu gingival humain, avec un sillon gingival peu profond et un épithélium jonctionnel attaché à la surface de la dent. De plus, comme chez l’homme, l’épithélium jonctionnel facilite le passage des matières bactériennes, étrangères et des exsudats des cellules inflammatoires 9.
L’un des modèles expérimentaux les plus rapportés d’induction de la MP chez le rat est le placement de ligatures autour des dents, ce qui est techniquement difficile mais fiable10. La mise en place de la ligature facilite l’accumulation de plaque dentaire et de bactéries, générant une dysbiose dans les sillons gingivaux, qui provoque une inflammation et une destruction du tissu parodontal11. La perte de l’attachement parodontal et la résorption de l’os alvéolaire pourraient survenir en 7 jours dans ce modèle8 de rat.
Un autre modèle animal pour la MP consiste en l’injection de LPS dans le tissu gingival. En conséquence, l’ostéoclastogenèse et la perte osseuse sont stimulées. Les caractéristiques histopathologiques de ce modèle sont similaires à la MP établie par l’homme, caractérisées par des niveaux plus élevés de cytokines pro-inflammatoires, de dégradation du collagène et de résorption osseuse alvéolaire 6,8.
Ainsi, le but de cette étude était de décrire un modèle simple de DP expérimentale chez le rat basé sur les techniques d’injections de P. gingivalis-LPS (Pg-LPS), combinées à la mise en place de ligatures autour des premières molaires maxillaires (M1). Il s’agit d’un modèle ayant des caractéristiques similaires à celles observées dans la maladie MP humaine, qui pourrait être utilisé dans l’étude des mécanismes de progression de la maladie et des futurs traitements possibles.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cette méthode décrit l’induction de la MP chez le rat à la suite d’une technique combinée d’injections de Pg-LPS et de placement de ligatures autour du M1, révélant que des changements significatifs dans les tissus parodontaux et l’os alvéolaire pourraient être induits dans les 14 jours suivant cette méthode.
Au cours de cette procédure, une attention particulière doit être accordée aux différentes étapes critiques. Pendant l’anesthésie animale et la prépara…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par la Fundació Universitat-Empresa de les Illes Balears (appel de preuve de concept 2020), par l’Instituto de Salud Carlos III, Ministerio de Economía y Competividad, cofinancé par le FSE Fonds social européen et le Fonds européen de développement régional FEDER (contrat avec M.M.B; FI18/00104) et par la Direcció General d’Investigació, Conselleria d’Investigació, Govern Balear (contrat avec M.M.F.C; FPI/040/2020). Les auteurs remercient le Dr Anna Tomás et Maria Tortosa pour leur aide à la chirurgie expérimentale et à la plateforme d’IdISBa. Enfin, merci à l’École de médecine dentaire ADEMA pour l’accès au scanner CBCT.
Materials
| Adsorbent paper point nº30 | Proclinc | 8187 | |
| Aprotinin | Sigma-Aldrich | A1153 | |
| Atipamezole | Dechra | 573751.5 | Revanzol 5 mg/mL |
| Braided silk ligature (5/0) | Laboratorio Arago Sl | 613112 | |
| Buprenorphine | Richter pharma | 578816.6 | Bupaq 0.3 mg/mL |
| Cone-beam computed tomography (CBCT) Scanner | MyRay | hyperion X9 | Model Hyperion X9 |
| CTAn software | SkyScan | Version 1.13.4.0 | |
| Dental explorer | Proclinc | 99743 | |
| Diamond lance-shaped bur | Dentaltix | IT21517 | |
| Food maintenance diet | Sodispain research | ROD14 | |
| Heated surgical platform | PetSavers | ||
| Hollenback carver | Hu-FRIEDY | HF45234 | |
| Hypodermic needle | BD | 300600 | 25G X 5/8” – 0,5 X 16 MM |
| Isoflurane | Karizoo | Isoflutek 1000mg/g | |
| Ketamine | Dechra | 581140.6 | Anesketin 100 mg/mL |
| Lipopolysaccharide derived from P.Gingivalis | InvivoGen | TLRL-PGLPS | |
| Methanol | Fisher Scientific | M/4000/PB08 | |
| Micro needle holter | Fehling Surgical Instruments | KOT-6 | |
| Microsurgical pliers | KLS Martin | 12-384-06-07 | |
| microsurgical scissors | S&T microsurgical instruments | SDC-15 RV | |
| Monitor iMEC 8 Vet | Mindray | ||
| Multiplex bead immunoassay | Procartaplex, Thermo fisher Scientific | PPX-05 | |
| Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich | 8187151000 | |
| Periosteal microsurgical elevator | Dentaltix | CU19112468 | |
| Phenylmethylsulfonylfluoride (PMSF) | Roche | 10837091001 | |
| Phosphate Buffer Solution (PBS) | Capricorn Scientific | PBS-1A | |
| PhosSTOP | Roche | 4906845001 | Commercial phosphatase inhibitor tablet |
| Plastic vial | SPL Lifesciencies | 60015 | 1.5mL |
| Saline | Cinfa | 204024.3 | |
| Stereo Microscope | Zeiss | Model SteREO Discovery.V12 | |
| Surgical loupes led light | Zeiss | ||
| Surgical scissors | Zepf Surgical | 08-1701-17 | |
| Syringe | BD plastipak | 303172 | 1mL |
| Veterinary dental micromotor | Eickemeyer | 174028 | |
| Xylazine | Calier | 20102-003 | Xilagesic 20 mg/mL |
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