Un modèle préclinique de coup de chaleur à l’effort chez la souris

Summary

Le protocole décrit le développement d’un modèle préclinique standardisé, reproductible et de coup de chaleur à l’effort (EHS) chez la souris exempt de stimuli externes indésirables tels que le choc électrique. Le modèle fournit une plate-forme pour les études mécanistes, préventives et thérapeutiques.

Abstract

Le coup de chaleur est la manifestation la plus grave des maladies liées à la chaleur. Le coup de chaleur classique (SHC), également connu sous le nom de coup de chaleur passif, se produit au repos, tandis que le coup de chaleur à l’effort (EHS) se produit pendant l’activité physique. L’EHS diffère du CHS par l’étiologie, la présentation clinique et les séquelles du dysfonctionnement multiviscéral. Jusqu’à récemment, seuls les modèles de SHC étaient bien établis. Ce protocole vise à fournir des lignes directrices pour un modèle murin préclinique affiné de l’EHS qui est exempt de facteurs limitatifs majeurs tels que l’utilisation d’anesthésie, de contention, de sondes rectales ou de chocs électriques. Des souris C57Bl/6 mâles et femelles, instrumentées avec des sondes télémétriques à température centrale (Tc), ont été utilisées dans ce modèle. Pour se familiariser avec le mode de course, les souris suivent 3 semaines d’entraînement en utilisant des roues de course volontaires et forcées. Par la suite, les souris courent sur une roue forcée à l’intérieur d’une chambre climatique réglée à 37,5 ° C et 40% à 50% d’humidité relative (HR) jusqu’à ce qu’elles présentent une limitation des symptômes (par exemple, perte de conscience) à Tc de 42,1 à 42,5 ° C, bien que des résultats appropriés puissent être obtenus à des températures de chambre comprises entre 34,5 et 39,5 ° C et une humidité comprise entre 30% et 90%. Selon la gravité souhaitée, les souris sont immédiatement retirées de la chambre pour récupérer à température ambiante ou restent dans la chambre chauffée pendant une plus longue durée, ce qui entraîne une exposition plus grave et une incidence plus élevée de mortalité. Les résultats sont comparés à des contrôles d’exercice simulés appariés (EXC) et/ou à des contrôles naïfs (NC). Le modèle reflète bon nombre des résultats physiopathologiques observés dans l’EHS humain, y compris la perte de conscience, l’hyperthermie sévère, les dommages multi-organes ainsi que la libération de cytokines inflammatoires et les réponses de phase aiguë du système immunitaire. Ce modèle est idéal pour la recherche basée sur des hypothèses afin de tester des stratégies préventives et thérapeutiques qui peuvent retarder l’apparition de l’EHS ou réduire les dommages multi-organes qui caractérisent cette manifestation.

Introduction

Le coup de chaleur est caractérisé par un dysfonctionnement du système nerveux central et des lésions organiques ultérieures chez les sujets hyperthermiques¹. Il y a deux manifestations de coup de chaleur. Le coup de chaleur classique (SHC) touche principalement les populations âgées pendant les vagues de chaleur ou les enfants laissés dans des véhicules exposés au soleil pendant les chaudes journées d’été¹. Le coup de chaleur à l’effort (EHS) se produit lorsqu’il y a une incapacité à thermoréguler adéquatement pendant l’effort physique, généralement, mais pas toujours, sous des températures ambiantes élevées entraînant des symptômes neurologiques, une hyperthermie et un dysfonctionnement et des dommages multiviscébraux^{ultérieurs 2}. EHS se produit chez les athlètes récréatifs et d’élite ainsi que le personnel militaire et chez les ouvriers avec et sans déshydratation concomitante^3,4. En effet, l’EHS est la troisième cause de mortalité chez les athlètes lors de l’activité physique^5. Il est extrêmement difficile d’étudier l’EHS chez l’homme car l’épisode peut être mortel ou entraîner des résultats négatifs à long terme pour la santé^6,7. Par conséquent, un modèle préclinique fiable de l’EHS pourrait servir d’outil précieux pour surmonter les limites des observations cliniques rétrospectives et associatives chez les victimes humaines de l’EHS. Les modèles précliniques du SHC chez les rongeurs et les porcs ont été bien caractérisés^8,9,10. Cependant, les modèles précliniques du SHC ne se traduisent pas directement en physiopathologie EHS en raison des effets uniques de l’exercice physique sur le profil thermorégulateur et la réponse immunitaire innée¹¹. En outre, les tentatives précédentes de développer des modèles EHS précliniques chez les rongeurs ont posé des restrictions significatives, y compris des stimuli de stress superposés induits par un choc électrique, l’insertion d’une sonde rectale et des températures corporelles maximales prédéfinies avec des taux de mortalité élevés^12,13^,14,15,16 qui ne correspondent pas aux données épidémiologiques actuelles. Ceux-ci représentent des limites importantes qui peuvent confondre l’interprétation des données et fournir des indices de biomarqueurs peu fiables. Par conséquent, le protocole vise à caractériser et à décrire les étapes d’un modèle préclinique normalisé, hautement reproductible et traduisible de l’EHS chez la souris qui est largement exempt des limitations mentionnées ci-dessus. Les ajustements au modèle qui peuvent entraîner des résultats physiologiques gradués d’un coup de chaleur modéré à mortel sont décrits. À la connaissance des auteurs, il s’agit du seul modèle préclinique de l’EHS présentant de telles caractéristiques, ce qui permet de poursuivre des recherches EHS pertinentes d’une manière basée sur des hypothèses^11,17,18.

Protocol

Toutes les procédures ont été examinées et approuvées par l’IACUC de l’Université de Floride. Des souris mâles ou femelles C57BL/6J, âgées d’environ 4 mois, pesant entre 27 et 34 g et 20 à 25 g, respectivement, sont utilisées pour l’étude. 1. Implantation chirurgicale du système de surveillance télémétrique de la température À l’arrivée du vendeur, laissez les animaux se reposer dans le vivarium pendant au moins 1 semaine avant la chirurgie afin de minimi…

Representative Results

Les profils thermorégulateurs typiques pendant l’ensemble du protocole EHS et la récupération précoce d’une souris sont illustrés à la figure 1A. Ce profil comprend quatre phases distinctes qui peuvent être définies comme l’étape de chauffage de la chambre, l’étape d’exercice incrémental, l’étape d’exercice à l’état d’équilibre et une étape de récupération par une méthode de refroidissement rapide (R) ou sévère (S)17. Les princip…

Discussion

Cette revue technique vise à fournir des lignes directrices pour la performance d’un modèle préclinique d’EHS chez la souris. Les étapes détaillées et le matériel requis pour l’exécution d’un épisode EHS reproductible de gravité variable sont fournis. Il est important de noter que le modèle imite en grande partie les signes, les symptômes et le dysfonctionnement multiviscéral observés chez les victimes humaines de^l’EHS11,¹⁹. En outre, ce m…

Materials

1080P HD 4 Security Cameras 4CH Home Video Security Camera System w/ 1TB HDD 2MP Night View Cameras CCTV Surveillance Kit	LaView
5-0 Coated Vicryl Violet Braided	Ethicon
5-0 Ethilon Nylon suture Black Monofilament	Ethicon
Adhesive Surgical Drape with Povidone 12×18	Jorgensen Labset al.
BK Precision Multi-Range Programmable DC Power Supplies Model 9201	BK Precision
DR Instruments Medical Student Comprehensive Anatomy Dissection Kit	DR Instruments
Energizer Power Supply	Starr Life Sciences
G2 Emitteret al.	Starr Life Sciences
Layfayette Motorized Wheel Model #80840B	Layfayette
Patterson Veterinary Isoflurane	Patterson Veterinary
Platform receiveret al.	Starr Life Sciences
Scientific Environmental Chamber Model 3911	ThermoForma
Training Wheels	Columbus Inst.