Un modèle mini-invasif de sténose aortique chez le porc

Summary

Ce protocole décrit une intervention chirurgicale mini-invasive pour le baguage aortique ascendant chez le porc.

Abstract

Les grands modèles animaux d’insuffisance cardiaque jouent un rôle essentiel dans le développement de nouvelles interventions thérapeutiques en raison de leur taille et de leurs similitudes physiologiques avec les humains. Des efforts ont été consacrés à la création d’un modèle d’insuffisance cardiaque induite par une surcharge de pression et à l’anneau aortique ascendant tout en restant supra-coronaire et non une imitation parfaite de la sténose aortique chez l’homme, ressemblant étroitement à la condition humaine.

Le but de cette étude est de démontrer une approche mini-invasive pour induire une surcharge de pression ventriculaire gauche en plaçant une bande aortique, calibrée avec précision avec des capteurs de pression haute-fidélité introduits par voie percutanée. Cette méthode représente un raffinement de l’intervention chirurgicale (3R), ce qui permet d’obtenir des gradients trans-sténosés homogènes et une variabilité intragroupe réduite. De plus, il permet un rétablissement rapide et sans incident des animaux, ce qui entraîne des taux de mortalité minimes. Tout au long de l’étude, les animaux ont été suivis jusqu’à 2 mois après la chirurgie, en utilisant l’échocardiographie transthoracique et l’analyse de la boucle pression-volume. Cependant, des périodes de suivi plus longues peuvent être obtenues si vous le souhaitez. Ce modèle animal de grande taille s’avère précieux pour tester de nouveaux médicaments, en particulier ceux ciblant l’hypertrophie et les altérations structurelles et fonctionnelles associées à la surcharge de pression ventriculaire gauche.

Introduction

L’insuffisance cardiaque (IC) est une maladie potentiellement mortelle qui touche des millions de personnes dans le monde, entraînant des impacts sociaux et économiques majeurs¹. L’une de ses étiologies significatives est la valvulopathie aortique ou sténose aortique (SA). La sténose aortique est plus fréquente à un âge avancé et se classe comme la deuxième lésion valvulaire la plus fréquente aux États-Unis. La mortalité liée à la SA a également augmenté en Europe, en particulier dans les pays qui n’ont pas accès aux procédures interventionnelles récentes². Compte tenu de la complexité de l’IC et de la rareté des innovations thérapeutiques, il existe un besoin urgent de modèles animaux fiables capables de reproduire la condition humaine et de faciliter l’expérimentation de nouvelles interventions³. Alors que les modèles de rongeurs sont plus nombreux que les modèles de grands animaux, ces derniers offrent plusieurs avantages en raison de leur taille et de leurs similitudes physiologiques, permettant de tester des doses de médicaments et des dispositifs médicaux destinés à un usage humain.

L’objectif de cette méthode est d’établir un modèle reproductible de rubanement aortique ascendant (AAB) applicable à la plupart des grandes espèces animales utilisées dans la recherche biomédicale. Dans cette étude, la procédure est démontrée chez les porcs à l’aide d’une approche mini-invasive, adhérant aux principes des 3R (remplacement, réduction et raffinement⁴). Cette approche garantit la création d’un gradient de pression précis, ce qui se traduit par une reproductibilité élevée (réduisant potentiellement le nombre d’animaux requis). De plus, la petite incision chirurgicale (2-3 cm) minimise les agressions chirurgicales, améliorant ainsi le bien-être de l’animal par rapport aux approches plus agressives comme la sternotomie et les thoracotomies plus grandes⁵ (raffinement). De plus, la fourniture d’une démonstration vidéo de la méthode, ainsi que de descriptions détaillées dans la littérature, pourrait potentiellement réduire le besoin d’animaux utilisés uniquement à des fins de dressage (remplacement), ce qui diminuerait davantage l’utilisation des animaux. Ce modèle peut être adapté à différentes souches/races porcines avec des taux de croissance distincts et induit une surcharge de pression soutenue, conduisant à une hypertrophie significative après 1 ou 2 mois de suivi.

Les méthodes actuelles utilisent la sténose fixe⁶, sans tenir compte de la variabilité de la taille des animaux, ou calculent le gradient à l’aide de lectures de pression remplies de liquide⁷, qui sont moins fiables que les capteurs de pression haute-fidélité et sont sensibles à l’amortissement du signal⁸. Une autre approche utilise une seule mesure de pression distale par rapport à la sténose⁵. Cependant, l’étalonnage de la sténose par des signaux de pression proximaux et distaux simultanés à l’aide de capteurs de pression haute-fidélité délivrés par voie percutanée représente une optimisation substantielle du protocole, ce qui permet d’améliorer l’homogénéité des groupes. En faisant une démonstration visuelle de cette méthode, d’autres chercheurs devraient être en mesure de la reproduire sans obstacles significatifs, augmentant ainsi la disponibilité de ce modèle tout en favorisant l’application des principes des 3R.

Protocol

Les expériences sur les animaux ont été réalisées au laboratoire de chirurgie expérimentale de l’Université de Porto, Centre de recherche et de développement cardiovasculaires (UnIC, Porto, Portugal). Le comité d’éthique animale de l’établissement a approuvé l’étude conformément à l’Autorité nationale de santé animale (Direcção-Geral de Alimentação e Veterinária, DGAV, Réf : 2021-07-30 011706 0421/000/000/2021). Les expérimentateurs étaient soit agréés (autorisation de sciences animal…

Representative Results

Au cours du développement initial du modèle, le taux de mortalité était d’environ 30 %, les animaux mourant d’insuffisance cardiaque aiguë après baguage et complications chirurgicales. Cependant, après l’établissement du modèle, les complications chirurgicales sont devenues moins fréquentes et le taux de mortalité a chuté à environ 15 %. Les deux décès survenus étaient dus à une rupture aortique lors d’une dissection. L’utilisation de capteurs de pression haute-fidé…

Discussion

Au cours des dernières années, plusieurs études ont utilisé l’anneau aortique chirurgical comme modèle pour la surcharge de pression ventriculaire gauche et l’insuffisance cardiaque^{(de 9} à¹⁰ de l’aorte ascendante), ce qui a permis aux chercheurs d’obtenir divers phénotypes adaptés à leurs besoins spécifiques. Bien que l’utilisation de tels modèles nécessite un équipement coûteux et des connaissances spécialisées, les informations qu’ils fournisse…

Materials

3-0 PDS II suture	Ethicon	Z683G	Aorta banding
5-0 prolene	Ethicon	7472H	Aorta banding
ACUSON NX2 Ultrasound System	Siemens	(240)11284381	Vascular Access and Echocardiography
Arterial Extension 200 cm	PMH	303.0666	Anesthesia Maintenance
Atlan A300 Ventilator	Draeger	8621300	Ventilation
Bone cutters	Fehling	AMP 367.00	Aorta banding
Cefazolin 1000 mg	Labesfal	100063	Antibiotic
Chlorhexidine 4% Wash Solution	AGA	19110008	Cleaning
Doyen Intestinal Forceps	Aesculap	EA121R	Intubation
Echogenic Introducer Needle	Teleflex	AN-04318	Vascular Access
Endotracheal tube	Intersurgical	8040070	Intubation
ePTFE vascular graft (5 mm x 40 cm)	GORE-TEX	S0504	Aorta banding
Extension line 100 cm	PMH	303.0394	Anesthesia Induction
F.O. Laryngoscope	Luxamed	E1.317.012	Intubation
F.O. Miller Blade 4 204 x 17 mm	Luxamed	3	Intubation
Fenestrated Sterile Drape	Bastos Viegas	4882-256	Aseptic Technique
Fentanyl 0.5 mg/10 mL	B.Braun	5758883	Anesthesia / Analgesia
Guidewire 260 cm J-tip	B.Braun	J3 FC-FS 260-035	Left Ventricle catheterization
Infusomat Space Infusion Pump	B.Braun	24101800	Fluids / Drug administration
Intercostal retractor	Fehling Surgical	MRP-1	Thoracotomy
Introcan Certo IV Catheter 20G	B.Braun	4251326	Fluids / Drug administration
Isotonic Saline Solution 0.9%	B.Braun	5/44929/1/0918	Fluids / Drug administration
Ketamidor 100 mg/mL	Richter pharma	1121908AB	Anesthesia Induction
L10-5v Linear Transducer	Siemens	11284481	Vascular Access
Midazolam 15 mg/3 mL	Labesfal	PLB762-POR/2	Anesthesia Induction
Mikro-cath	Millar	63405(1)	Pressure recording
MP1 guide catheter 6 Fr	Cordis	67027000	Left Ventricle catheterization
Needle Holder	Fehling Surgical	ZYY-5	Aorta banding
Non-woven adhesive	Bastos Viegas	442-002	Fluids / Drug administration
P4-2 Phased Array Transducer	Siemens	11284467	Echocardiography
Perfusor Compact Syringe Perfusion Pump	B.Braun	8717030	Fluids / Drug administration
Pressure Signal Conditioner	ADinstruments	PCU-2000	Pressure recording
Propofol Lipuro 2%	B.Braun	357410	Anesthesia Maintenance
Radifocus Introducer II Standard Kit B – Introducer Sheath	Terumo	RS+B60K10MQ	Vascular Access
Radiopaque marker	Scanlan	1001-83	Aorta banding
Scissors	Fehling Surgical		Thoracotomy
Skinprep (Chlorhexidine 2% / 70% Isopropyl alcohol)	Vygon	SKPC015ES	Disinfection
Stopcock manifold (3 ports)	PMH	310.0489	Fluids / Drug administration
Straight forceps	Fehling Surgical	ZYY-1	Thoracotomy
Stresnil 40 mg/mL	ecuphar	572184.2	Anesthesia Induction
Syringe Luer Lock 20 cc	Omnifix B.Braun	4617207V	Anesthesia Induction
Syringe Luer Lock 50 cc	Omnifix B.Braun	4617509F	Anesthesia Maintenance
Transdermal fentanyl Patch 50 mcg/h	Mylan	5022153	Analgesia
Ultravist	Bayer	KT0B019	Angiography
Universal Hemostasis Valve Adapter	Merit Medical	UHVA08	Left Ventricle catheterization
Velcro Limb Immobilizer	PMH	SU-211	Animal stabilization
Venofix A, 21 G	B.Braun	4056337	Anesthesia Induction
Vista 120S Patient Monitor	Draeger	MS32997	Monitoring
Weck titanium clip	Teleflex	523760	Aorta banding
Weck titanium clip applier	Teleflex	523166	Aorta banding
Zhiem Vision	Iberdata	N/A	Fluoroscopy