In vivo Méthodes d’évaluation de la fonction et de la structure des cellules ganglionnaires rétiniennes et du nerf optique chez les grands animaux

Summary

Nous démostosons ici plusieurs tests in vivo (potentiel évoqué visuel flash, électrorétinogramme de motif et tomographie par cohérence optique) chez le macaque caprin et rhésus pour comprendre la structure et la fonction du nerf optique et de ses neurones.

Abstract

Le nerf optique recueille les signaux axones des cellules ganglionnaires de la rétine et transmet le signal visuel au cerveau. Les grands modèles animaux de lésion du nerf optique sont essentiels pour traduire de nouvelles stratégies thérapeutiques des modèles de rongeurs à l’application clinique en raison de leurs similitudes plus étroites avec les humains en taille et en anatomie. Nous décrivons ici quelques méthodes in vivo pour évaluer la fonction et la structure des cellules ganglionnaires rétiniennes (CGR) et du nerf optique (ON) chez les grands animaux, y compris le potentiel évoqué visuel (VEP), l’électrorétinogramme de motif (PERG) et la tomographie par cohérence optique (OCT). Des primates caprins et non humains ont été utilisés dans cette étude. En présentant ces méthodes in vivo étape par étape, nous espérons augmenter la reproductibilité expérimentale entre différents laboratoires et faciliter l’utilisation de grands modèles animaux de neuropathies optiques.

Introduction

Le nerf optique (ON), qui est constitué d’axones des cellules ganglionnaires de la rétine (RGC), transmet le signal visuel de la rétine au cerveau. Les maladies onéreuses, comme le glaucome, la neuropathie optique traumatique ou ischémique, ont souvent causé une dégénérescence irréversible de l’ON/RGC et une perte visuelle dévastatrice. Bien qu’il existe actuellement de nombreuses percées dans la régénération des ON et la protection RGC dans les modèles de rongeurs1,2,3,4,5,6, les traitements cliniques pour la plupart des maladies on sont restés essentiellement les mêmes au cours du dernier demi-siècle avec des résultats insatisfaisants7,8 . Pour combler le fossé entre la recherche fondamentale et la pratique clinique, les études translationnelles utilisant de grands modèles animaux de maladies ON sont souvent nécessaires et bénéfiques en raison de leur similitude anatomique plus étroite avec les humains que les modèles de rongeurs.

Les macaques de chèvre et les macaques rhésus sont deux grandes espèces animales utilisées dans notre laboratoire pour modéliser la maladie ON humaine. La taille du globe oculaire d’une chèvre, ON, et de la structure adjacente (cavité orbitale et nasale, base du crâne, etc.) est similaire à celle d’un humain sur la base de la tomodensitométrie du ^crâne9. En tant que tel, le modèle de chèvre offre l’occasion d’évaluer et d’affiner les dispositifs thérapeutiques ou les procédures chirurgicales avant leur utilisation chez l’homme. Le macaque rhésus, en tant que primate non humain (PSN), a un système visuel unique semblable à celui de l’homme qui n’existe pas chez d’autres ^{espèces10,11}. De plus, les réponses physiopathologiques aux blessures et aux traitements dans les PSN sont très similaires à celles des ^humains12.

Les essais in vivo visant à évaluer longitudinalement la structure et la fonction de l’ON et du RGC sont importants dans les études sur de grands animaux. L’électrorétinogramme de modèle (PERG) a été utilisé pour évaluer la fonction RGC. Le potentiel évoqué visuel flash (FVEP) reflète l’intégrité de la voie rétino-géniculo-corticale dans le système visuel. Ainsi, PERG combiné avec FVEP peut refléter la fonction ON9,13,14 . L’imagerie par tomographie par cohérence optique rétinienne (OCT) peut montrer la structure rétinienne avec une résolution temporelle et spatiale élevée, ce qui permet de mesurer l’épaisseur du complexe ganglionnaire rétinien (CCG)^9,15. Pour les examens électrophysiologiques de cette étude, la surveillance des signes vitaux (taux de chaleur, taux de rupture, pression artérielle) et du niveau de saturation en oxygène (SpO2) avant les tests est cruciale car ces paramètres ont des impacts puissants sur le flux sanguin oculaire et donc sur la fonction du système visuel. Cependant, nous n’avons pas surveillé les signes vitaux lors de la réalisation de l’imagerie rétinienne OCT par souci de simplicité. Selon notre étude ^{précédente9}, l’épaisseur du CCG mesurée par imagerie rétinienne OCT est assez stable, avec un coefficient de variation inter-session proche de 3%. Ces tests in vivo chez le macaque caprin et le macaque rhésus ont été décrits en détail dans notre étude ^{précédente9}. Nous présentons ici ces méthodes pour aider à augmenter la transparence expérimentale et la reproductibilité.

Protocol

Les expériences ont été menées en stricte conformité avec les directives ARRIVE et le guide des National Institutes of Health pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire, et respectent les protocoles approuvés par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de l’Université médicale de Wenzhou (WMU) et du laboratoire Joinn (Suzhou). Les chèvres Saanen mâles, âgées de 4 à 6 mois et pesant de 19 à 23 kg, étaient hébergées dans l’animalerie de l’UMM. Les macaques rh…

Representative Results

La figure 1A montre des résultats représentatifs du FVEP chez la chèvre. Bien que les formes d’onde de même intensité de flash aient une similitude relative, nous recommandons toujours d’examiner les formes d’onde deux fois. Les ondes électromagnétiques générées par les appareils électroniques interféreront avec les signaux électriques collectés, ce qui entraînera un bruit de base élevé et une mauvaise répétabilité de la forme d’onde. Par conséquent, il est recom…

Discussion

Dans cette étude, nous présentons un protocole de VEP, PERG et OCT chez le macaque de chèvre et de rhésus. Ces méthodes in vivo peuvent être appliquées dans de grands modèles animaux de diverses neuropathies optiques, telles que le glaucome, la neuropathie optique ischémique ou traumatique et la névrite ^optique9.

Le PVEP est plus stable et sensible que le ^FVEP17 ; cependant, il ne peut pas être obtenu chez la <sup class="xref"…

Materials

47.6 x 26.8 cm monitors	DELL Inc.	E2216HV	The visual stimuli of contrast-reversal black-white checkerboards were displayed on screens
6.0 mm tracheal tube	Henan Tuoren Medical Device Co., Ltd	PVC 6.0	ensure the airway
alligator clip
atropine	Guangdong Jieyang Longyang Animal pharmaceutical Co.,Ltd.		reduce bronchial secretion and protect heart from vagal nerve activation
Carbomer Eye Gel	Fabrik GmbH Subsidiary of Bausch & Lomb		moisten the cornea and stabilize the recording electrodes
ERG-Jet recording electrodes	Roland Consult Stasche&Finger GmbH	2300 La Chaux-De-Fonds	ERG recording
eye speculum	Shanghai Jinzhong Medical Device Co., Ltd	ZYD020	open palpebral fissure
Heidelberg Spectralis OCT system	Heidelberg Engineering		OCT system
Imaging			(https://www.heidelbergengineering.com/media/e-learning/Totara-US/files/pdf-tutorials/2238-003_Spectralis-Training-Guide.pdf)
isoflurane	RWD Life Science Co., Ltd	R510-22	isoflurane anesthesia
male Saanen goats	Caimu Livestock Company, country (Hangzhou, China)		The male Saanen goats, aged from 4 to 6 months with weight of 19–23 kg
needle electrode	Roland Consult Stasche&Finger GmbH	U51-426-G-D	use for FVEP ground electrode and PERG reference electrodes
periphery venous catheter intravenously	BD shanghai Medical Device Co., Ltd	383019	intravenous access for atropine and propofol
propofol	Xian Lipont Enterprise Union Management Co.,Ltd.		induce Isoflurane anesthesia in goat
Tropicamide Phenylephrine Eye Drops	SANTEN OY, Japan		5% tropicamide and 5% phenylephrine hydrochloride
visual electrophysiology device	Gotec Co., Ltd	GT-2008V-III	use for FVEP & PERG
xylazine	Huamu Animal Health Products Co., Ltd.		xylazine anesthesia: intramuscular injection of xylazine 3mg/kg
zoletil50	Virbac		induce Isoflurane anesthesia in monkey