Établissement d’un modèle de fracture du fémur diaphysaire chez la souris
Summary
Ce protocole décrit une intervention chirurgicale pour l’établissement d’une fracture diaphysaire dans le fémur de souris, qui est stabilisée avec un fil intramédullaire, pour les études de cicatrisation des fractures.
Abstract
Les os ont une capacité de régénération importante. Cependant, la cicatrisation des fractures est un processus complexe et, en fonction de la gravité des lésions et de l’âge et de l’état de santé général du patient, des échecs peuvent survenir, entraînant un retard de l’union ou de la non-union. En raison du nombre croissant de fractures résultant de traumatismes et de vieillissements à haute énergie, le développement de stratégies thérapeutiques innovantes pour améliorer la réparation osseuse basées sur la combinaison de cellules souches squelettiques/mésenchymateuses/stromales et de biomatériaux biomimétiques est nécessaire de toute urgence. À cette fin, l’utilisation de modèles animaux fiables est fondamentale pour mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires clés qui déterminent les résultats de guérison. De tous les modèles, la souris est le modèle de recherche préféré car elle offre une grande variété de souches et de réactifs transgéniques pour l’analyse expérimentale. Cependant, l’établissement de fractures chez la souris peut être techniquement difficile en raison de leur petite taille. Par conséquent, cet article vise à démontrer les procédures pour l’établissement chirurgical d’une fracture du fémur diaphysaire chez la souris, qui est stabilisée avec un fil intramédullaire et ressemble au processus de réparation osseuse le plus courant, par la formation de callosités cartilagineuses.
Introduction
Le squelette est un organe vital et fonctionnellement polyvalent. Les os du squelette permettent la posture et le mouvement du corps, protègent les organes internes, produisent des hormones qui intègrent les réponses physiologiques et sont le site de l’hématopoïèse et du stockage des minéraux1. S’ils sont fracturés, les os ont une capacité remarquable à se régénérer et à restaurer complètement leur forme et leur fonction d’avant la blessure. Le processus de guérison commence par la formation d’un hématome et d’une réponse inflammatoire, qui induit l’activation et la condensation des cellules souches squelettiques/progénitrices du périoste, de l’endoste et de la moelle osseuse et leur différenciation ultérieure pour former le cal cartilagineux mou. Le pontage des extrémités fracturées se produit alors par un processus qui ressemble à la formation osseuse endochondrale, dans lequel l’échafaudage cartilagineux se dilate puis se minéralise, formant le cal osseux dur. Enfin, le cal dur est progressivement remodelé par les ostéoclastes et les ostéoblastes pour restaurer la structure osseuse d’origine 2,3.
Bien que le processus de guérison de la fracture soit assez robuste, il implique une somme complexe d’événements et est influencé de manière significative par plusieurs facteurs individuels, y compris l’état de santé général, l’âge et le sexe du patient, ainsi que des facteurs de blessure, tels que le mode de stabilisation mécanique de l’os fracturé, la survenue d’une infection et la gravité de la lésion des tissus mous environnants4, 5,6. Par conséquent, les échecs sont fréquents, conduisant au développement de la non-union, ce qui a un impact considérable sur la réadaptation et la qualité de vie des patients 7,8. En raison du nombre croissant de fractures dues à des traumatismes et au vieillissement à haute énergie, ainsi que des coûts élevés des traitements, les fractures non syndicales sont devenues un fardeau pour les systèmes de santé du monde entier 9,10. Ce fardeau croissant met en évidence le besoin urgent de stratégies thérapeutiques innovantes pour améliorer la réparation osseuse11,12 basées sur la combinaison de cellules souches squelettiques/mésenchymateuses/stromales et de biomatériaux biomimétiques13,14.
Dans la poursuite de cet objectif, les modèles animaux ont été largement utilisés dans des études visant à comprendre la biologie fondamentale des mécanismes de cicatrisation des fractures et dans des études précliniques de preuve de concept visant à concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques pour favoriser la réparation osseuse 15,16,17. Les modèles de petits animaux, tels que la souris, sont excellents pour les études de cicatrisation des fractures en raison de la grande disponibilité de souches et de réactifs génétiquement modifiés pour les analyses expérimentales et de leurs faibles coûts de maintenance. De plus, les souris ont un temps de guérison rapide, ce qui permet l’analyse temporelle de toutes les étapes du processus de réparation15. Cependant, la petite taille de l’animal peut poser des défis pour la production chirurgicale de fractures avec des modes de fixation similaires à ceux appliqués chez l’homme. Ce protocole décrit un modèle simple et peu coûteux de cicatrisation des fractures chez la souris à l’aide d’une ostéotomie fémorale ouverte stabilisée avec un fil intramédullaire, qui ressemble au processus de réparation osseuse le plus courant, par la formation de callosités cartilagineuses, et peut être utilisé à la fois dans les investigations fondamentales et translationnelles dans lesquelles l’accès au site de fracture est nécessaire.
Protocol
Representative Results
Discussion
Alors que le nombre de fractures augmente dans le monde 9,10,25, les traitements innovants pour les non-unions deviennent de plus en plus urgents. Comme la cicatrisation des fractures implique une somme complexe et étroitement orchestrée d’événements qui se produisent sur une longue échelle de temps3, l’utilisation de modèles animaux valides est essentielle pour améliorer notre compréhension d…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ces travaux ont été financés par la Fondation Carlos Chagas Filho pour le soutien à la recherche de l’État de Rio de Janeiro (FAPERJ).
Materials
| Alcohol 70º | Merck | 109-56-8 | Or any general available supplier |
| Canada balsam (mounting medium) | Merck | C1795 | Or any general available supplier |
| Cefazoline | ABL | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Coverslip | Merck | CSL284525 | Or any general available supplier |
| Dental X-Ray Generator | Focus | – | Sold by Instrumentarium Dental Inc. |
| DEPC water | Merck | W4502 | Or any general available supplier |
| Dissecting Scissor | ABC Instrumentos | 0327 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| EDTA | Vetec | 60REAVET014340 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Eosin solution | Laborclin | EA-65 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Ethanol P.A | Vetec | 60REAVET012053 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Gauze pads | Cremer | Not applicable | Or any general available supplier |
| Harris Hematoxylin Solution | Laborclin | 620503 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Heating pad | Tonkey Electrical Technology | E114273 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Histological slides | Merck | CSL294875X25 | Or any general available supplier |
| Histology cassettes | Merck | H0542-1CS | Or any general available supplier |
| Hydrochloric acid – 37% | Merck | 258148 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Insulin syringe | BD | 324918 | Or any general available supplier |
| Iodopovidone sponge | Rioquímica | 372106 | Or any general available supplier |
| Ketamine hydrochloride | Ceva | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Lacribel collyrium | Cristalia | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Microtome | Leica | 149AUTO00C1 | |
| Mouse Tooth Forceps Tweezer | ABC Instrumentos | 0164 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Needle 26 G | BD | 2239 | Or any general available supplier |
| Needle Holder | Golgran | 135-18 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Nonresorbable Nylon Suture thread nº 6 | Atramat | C1546-NT | Or any general available supplier |
| Paraffin | Exodo | 8002 – 74 – 2 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Paraformaldehyde | Sigma | 30525-89-4 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| PBS 1x | Lonza | BE17-516F | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Resorbable Nylon Suture thread nº 6 | Atramat | C1596-45B | Or any general available supplier |
| Rod Wire SS CrNi 0.016" | Orthometric | 56.50.2016 | |
| Scalpel nº 11 | Descarpak | 15782 | Or any general available supplier |
| Serrated Tip Tweezer | Quinelato | QC.404.12 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Shaver | Phillips | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Surgical tape | 3M | 2734 | Or any general available supplier |
| Surgical tnt field | Polarfix | 6153 | Or any general available supplier |
| Tramadol hydrochloride | Teuto | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Water bath for histology | Leica | HI1210 | |
| Xylazine hydrochloride | Ceva | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Xylene | Dinamica | 60READIN001105 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
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