Ici nous décrivons une procédure chirurgicale montrant comment réaliser la ligature permanente de l’artère coronaire descendante gauche-antérieure chez les souris. Ce modèle est d’une grande pertinence pour étudier la pathophysiologie de l’infarctus du myocarde et les processus biologiques concomitants.
L’infarctus du myocarde (IM) et les maladies coronariennes graves sont parmi les causes les plus importantes de décès dans la population ayant un mode de vie occidental. Les modèles murins de MI avec la ligature permanente de l’artère coronaire descendante gauche-antérieure (LAD) imite étroitement MI chez l’homme. Les modèles murines bénéficient de l’ingénierie génétique étendue disponible de nos jours. Ici nous proposons un modèle chirurgical murine reproductible de l’infarctus myocardial par la ligature coronaire permanente de LAD. Notre technique comprend l’anesthésie avec la kétamine/xylazine qui peut être rapidement inversée par l’administration d’un antagoniste, l’intubation sans trachéotomie pour la ventilation mécanique-assistée, ventilation avec application du positif extrinsèque pression d’expiration de fin (PEEP) pour éviter l’effondrement alvéolaire, une méthode de thoracotomy limitant aux lésions chirurgicales minimales faites aux muscles squelettiques, et à l’inflation de poumon sans thoracentesis. Cette méthode est peu invasive, reproductible et réduit la mortalité post-chirurgicale et les complications.
L’infarctus aigu du myocarde (MI) est l’expression la plus grave des maladies cardiaques ischémiques (DSI). L’IHD est la principale cause de morbidités et de décès dans le monde, en particulier dans les pays occidentaux1. Par conséquent, il a un impact économique énorme sur les systèmes de santé2. MI est caractérisée par l’occlusion d’une artère coronaire par la plaque athérosclérotique et l’arrestation subséquente du flux sanguin dans de grandes parties du myocarde. Le manque d’oxygène dans le myocarde conduit à la mort ischémique des cardiomyocytes. Cette condition pathologique déclenche des réponses dans le tissu ventriculaire qui mène finalement auxinsuffisances dans des fonctions ventriculaires, remodelage et insuffisance cardiaque 3. L’IM est une condition pathophysiologique complexe qui implique des processus biologiques multiples et complexes comprenant la mort cellulaire réglementée, la réponse au stress oxydatif, l’inflammation, la cicatrisation des plaies, la fibrose et le remodelage ventriculaire. Certaines de ces réponses biologiques sont modélisées comme des processus individuels in vitro comme la libération induite par la nécrose de modèles moléculaires associés aux dommages et les réponses inflammatoires associées4. Ces modèles simplifiés sont essentiels à la compréhension de l’IM. Cependant, seul un modèle in vivo peut fournir une image réaliste de la complexité des processus biologiques engagés en réponse à l’IM.
Même si les modèles de MI chez les grands animaux comme les porcs peuvent plus étroitement se rapporter à la physiopathologie humaine de l’IM, la puissance des modèles murins réside dans les possibilités offertes par le génie génétique qui est plus avancé que dans toute autre espèce de mammifère. D’autres aspects non négligeables sont le coût relativement faible et la simplicité de la configuration chirurgicale.
Il convient de mentionner que les modèles d’ischémie-reperfusion du myocarde peuvent présenter des résultats différents des modèles permanents de MI. Les processus biologiques comme le type de mort cellulaire engagé, la qualité / amplitude ou la cinétique des réponses inflammatoires et de guérison des plaies dans le tissu myocardique pourrait varier selon le modèle5,6,7. Cependant, ce protocole de l’occlusion coronaire permanente peut facilement être adapté pour obtenir un modèle d’ischémie-reperfusion.
Cette méthode est pertinente pour les études liées à la physiopathologie de l’IM sans réperfusion et permet de surveiller les processus pathologiques se produisant de l’occlusion coronaire (minutes) à l’insuffisance cardiaque à un stade avancé (semaines) au tissu cardiaque local et systémique Niveaux.
La première étape critique de cette procédure est certainement l’intubation. Nous utilisons l’aiguille intérieure émoussée d’un cathéter de 16 G comme tube trachéal. Nous ne recommandons pas d’utiliser cette configuration avec des souris qui pèsent moins de 22 g. Avec cette configuration, il peut être difficile d’intuber les souris correctement avec un poids corporel plus petit sans endommager la trachée. Un autre point critique est de limiter les incisions faites au muscle tout en exposant la trachée et la cage thoracique. La réduction des lésions tissulaires est d’une importance majeure, en particulier lors de l’étude des processus inflammatoires après l’IM. C’est pourquoi nous préférons la propagation douce des muscles et des côtes avec des forceps et des rétracteurs8,9. Nous n’utilisons pas de cautérisateur électrique pour contrôler les saignements10. Cela peut causer des brûlures iatrogènes et favoriser les infections. Les traumatismes et les infections peuvent biaiser les suites inflammatoires. L’application d’un PEEP extrinsèque de 3 cm H2O en plongeant l’échappement de ventilation dans un tube d’eau limite l’effondrement alvéolaire expiratoire final pendant la thoracotomie. La localisation de la LAD est une autre étape critique et il faut garder à l’esprit que l’anatomie des artères coronaires peut varier en fonction de la souche et le génotype de la souris11. Il faut une certaine expérience pour visualiser le LAD, cependant placer la suture directement 2-3 mm au-dessous de l’atria gauche comme décrit dans la procédure doit permettre le positionnement correct de la ligature. La décoloration instantanée de grandes parties du ventricule gauche sous la suture confirme la précision. Enfin, l’application artificielle de l’auto-PEEP en bloquant les gaz d’échappement de ventilation pour 2-3 cycles respiratoires pendant la fermeture de la poitrine permet une hyperinflation transitoire du poumon qui aidera à chasser l’air de la cavité thoracique12. Nous exécutons délibérément une thoracentesis comme indiqué dans 9,10. De cette façon, nous limitons le risque de lésions pulmonaires et cardiaques et évitons des lésions tissulaires excessives ou une perforation.
L’ischémie-réperfusion myocardique (I/R) est un modèle chirurgical connexe qui imite la restauration du flux sanguin coronaire qui est fait aux patients de MI dans les cliniques. Pendant le modèle I/R une occlusion transitoire de l’artère coronaire se fait en serrant un morceau de tube sur le LAD pour une durée de 20 à 45 min8,13. Ensuite, l’occlusion est libérée pour permettre la reperfusion du myocarde pour la durée désirée. Cette simple modification appliquée à notre protocole peut facilement le transformer en un modèle I/R4,8,14,15. L’infarctus peut être confirmé par un test sanguin pour la troponine cardiaque T8,10 ou par échocardiographie15.
MI diffère du modèle I/R parce que la reperfusion en elle-même induit une blessure. MI induit plus de nécrose tissulaire et l’apoptose est plus prononcée dans le myocarde réperfutilisé5. La cinétique de l’infiltration inflammatoire de cellules est également différente entre dansMI et IR avec une infiltration myocardique retardée des cellules immunitaires dans MI 7. La taille et la position de la zone infarctus varieront également entre les modèles de ligature permanente et les modèles I/R15. En gardant cela à l’esprit, il faut être prudent pour choisir un modèle pertinent puisque i /R et les modèles permanents MI ne sont pas équivalents. Un autre modèle murine de l’infarctus du myocarde est le modèle cryoinfarction. L’application d’une sonde cryogénique sur la paroi antérieure de LV induit la congélation du tissu ventriculaire et l’arrêt de flux sanguin dans l’artère de LAD. Cette technique diffère cependant des techniques MI et I/R en ce qui concerne le moment et l’amplitude du remodelage et des réponses inflammatoires16,17.
La variabilité est une limitation comme pour toute intervention chirurgicale. Cette variabilité repose sur des différences biologiques. Un bon exemple est la variation de l’arrangement artériel coronaire chez les souris11. Il s’appuie également sur les compétences des expérimentateur. Il convient de mentionner qu’une formation adéquate des expérimentateurs est obligatoire afin d’atteindre des résultats stables avec ce modèle. Un expérimentateur bien formé peut facilement produire des tailles infarctus qui sont reproductibles (Figure 3A-B). La mortalité du modèle dépend de la position du LAD, de la durée des expériences (jours, semaines), de la souche de souris et des génotypes. Les types de médicaments anesthésiques et analgésiques peuvent également affecter les résultats des expériences avec des effets cardioprotecteurs ou cardiodépresseurs putatifs. Entre nos mains, ce modèle a un taux de mortalité global de 25-30%. Ce taux de mortalité comprend les décès spontanés et les sacrifices avant la fin de l’expérience, quelles que soient les souches et la durée de l’expérience. La plupart des décès ou des sacrifices se font entre le deuxième et le quatrième jour après la chirurgie. L’application d’une gestion stricte de la douleur et le suivi des animaux peuvent réduire la mortalité.
Nous présentons ici des résultats représentatifs de la taille des infarctus analysés à l’aide de la coloration tTC et de l’expression de protéines et de gènes impliqués dans des processus inflammatoires ou fibrotiques dans le LV par la tache occidentale et le PCR en temps réel respectivement (Figure 3C-G). Il est également possible de mesurer un grand nombre de ces paramètres par des analyses immunosorbent liées à des enzymes (ELISA) ou des essais enzymatiques. Bien sûr, conformément à l’hypothèse qui doit être testée, cette méthode peut être suivie de toute analyse fonctionnelle par ultrasons, IRM ou par cathéter intraventriculaire de la pression et du volume. Il est également possible d’extraire le cœur et d’étudier davantage la biologie des cellules cardiaques sur les cellules isolées. Dans l’ensemble, le modèle MI avec ligature permanente de l’artère coronaire LAD est particulièrement utile pour évaluer les processus inflammatoires et fibrotiques, la cicatrisation des plaies et les changements dans la fonction cardiaque à la suite de l’infarctus du myocarde.
The authors have nothing to disclose.
Ce modèle a été développé avec le soutien de la Fondation nationale suisse pour la science (Subventions 310030-162629 à LL) et des fonds départementaux des Services de Chirurgie Thoracique et de Médecine Des Soins Intensifs du CHU de Lausanne. JL reçoit une subvention de la Fondation Emma Muschamp. Nous reconnaissons le soutien crucial des vétérinaires et du personnel des établissements d’animaux de la Faculté de biologie et de médecine de l’Université de Lausanne. Nous remercions le Dr Giuseppina Milano du Service de Chirurgie Cardiaque du CHU de Lausanne et le Dr Alexandre Sarre de la Facilitation d’Évaluation Cardiovasculaire de l’Université de Lausanne pour leurs conseils techniques.
1 CC Syringe, Omnifix-F | B. Braun | 9161406V | |
30G- Needle | BD Microlance 3 | 304000 | |
70% Ethanol | |||
Betadine 60 ml | MundiPharma | ||
Blunt Retractors | Fine Science Tools | 18200-09 | |
Castroviejo Needle Holder Straight with Lock | Roboz | RS-6416 | |
Cotton Swabs | Applimed SA | 6001109 | |
Dissecting Scissors, Curved | Aesculap | BC603R | |
Electrical Razor | Remington | HC720 | |
Glucose 5% B.Braun | B. Braun | 531032 | |
Hair Removal Cream, Veet | Silk & Fresh Tech. | 8218535 | |
Iris Dissecting Forceps Full Curved | Aesculap | OC022R | |
Ketasol 100 (100 mg/ml) | Dr. E. Graeub AG | QN01AX03 | |
Micro Scissors, Curved Blunt/Blunt | Aesculap | FM013R | |
NaCl 0.9% B. Braun | B. Braun | 534534 | |
Short Fixator | Fine Science Tools | 18200-01 | |
Silk Suture 5-0, BB | Ethicon | K880H | |
Silk Suture 6-0, P-1 | Ethicon | 639H | |
Silk Suture 7-0,BV-1 | Ethicon | K804 | |
Student Dumont #7 Forceps | Fine Science Tools | 91197-00 | |
Student Fine Forceps-Angled | Fine Science Tools | 91110-10 | |
Surgical Gloves | Weitacare | 834301 | |
Surgical heating pad | Personalized setting | ||
Temgesic sol 0.3 mg/ml Buprenorphine | Indivior Schweiz AG | N02AE01 | |
Tracheal tube inner needle of an 16G i.v. cat | Abbocath-T | G714-A01 | |
Universal S3 Microscope, OMPIMD | Zeizz | ||
Ventilator, MiniVent Model 845 | Harvard Apparatus | 73-0043 | |
Viscotears | Alcon | 1551535 | |
Xylasol (1mg/ml) | Dr. E. Graeub AG | QN05CM92 |