Un système de test passif de dorsiflexion de la cheville pour un modèle in vivo de tendinopathie induite par le surmenage
Summary
Ce protocole présente un système de test utilisé pour induire des lésions de fatigue quantifiables et contrôlées dans un tendon d’Achille de rat pour un modèle in vivo de tendinopathie induite par le surmenage. La procédure consiste à fixer la cheville du rat à un actionneur articulaire qui effectue une dorsiflexion passive de la cheville à l’aide d’un script MATLAB écrit sur mesure.
Abstract
La tendinopathie est une affection chronique du tendon qui entraîne des douleurs et une perte de fonction et qui est causée par une surcharge répétée du tendon et un temps de récupération limité. Ce protocole décrit un système d’essai qui applique cycliquement des charges mécaniques via une dorsiflexion passive au tendon d’Achille du rat. Le code écrit sur mesure se compose de mesures de chargement pré et post-cyclique pour évaluer les effets du protocole de chargement ainsi que du régime de chargement de fatigue cyclique basé sur le contrôle de rétroaction.
Nous avons utilisé 25 rats Sprague-Dawley pour cette étude, avec 5 rats par groupe recevant 500, 1 000, 2 000, 3 600 ou 7 200 cycles de charges de fatigue. Les différences en pourcentage entre les mesures de charge pré- et post-cycliques de l’hystérésis, de la contrainte de crête et des modules de charge et de décharge ont été calculées. Les résultats démontrent que le système peut induire différents degrés de dommages au tendon d’Achille en fonction du nombre de charges appliquées. Ce système offre une approche innovante pour appliquer des charges cycliques quantifiées et physiologiques à différents degrés sur le tendon d’Achille pour un modèle in vivo de lésion tendineuse induite par la fatigue.
Introduction
Comme les tendons relient les muscles aux os et subissent des mouvements répétitifs quotidiens tout au long de leur vie, ils sont très sujets aux blessures de surutilisation qui sont douloureuses et limitantes et entraînent une altération de la fonction mécanique, affectant 30 à 50 % de la population1. Les tendinopathies sont des affections chroniques considérées comme des blessures de surutilisation dues à des mouvements de fatigue répétitifs et à une cicatrisation inadéquate aux niveaux d’avant la blessure. Les membres supérieurs et inférieurs sont souvent touchés, notamment la coiffe des rotateurs, le coude, le tendon d’Achille et le tendon rotulien 2,3,4,5. La tendinopathie d’Achille est fréquente dans les activités impliquant la course et le saut, en particulier les athlètes impliqués dans l’athlétisme, la course de moyenne et longue distance, le tennis et d’autres sports de balle, affectant 7 à 9 % des coureurs 6,7. Les blessures causées par la course et le saut peuvent également entraîner une dorsiflexion limitée de la cheville, qui est un facteur de risque pour les tendinopathies du tendon d’Achille et de la rotule 8,9,10. Il est donc nécessaire de mieux évaluer et caractériser la tendinopathie, ce que cette étude peut fournir comme modèle de dorsiflexion passive de la cheville pour les lésions du tendon d’Achille surmenées.
Des travaux antérieurs utilisant des modèles animaux de petite taille ont eu pour but d’étudier le développement et les marqueurs de la tendinopathie. Il s’agit notamment d’exercices sur tapis roulant, d’étirements répétitifs, de charge directe des tendons, d’injections de collagénase, de chirurgie et d’études in vitro 11,12,13,14,15,16. Bien que la littérature ait bénéficié de l’identification de marqueurs de dommages grâce à l’utilisation de ces modèles de tendinopathie, les limites comprennent la charge du tendon dans des mouvements articulaires non physiologiquement pertinents, comme dans le cas de la charge directe du tendon, le fait de ne pas mesurer directement les charges appliquées, comme pour les études sur tapis roulant, et de ne pas utiliser la surutilisation physiologique, comme dans le cas des injections de collagénase. entre autres. À cette fin, cette étude visait à développer un système qui applique de manière non invasive des charges quantifiées au tendon d’Achille avec l’application d’études de tendinopathie induite par le surmenage pour combler les lacunes dans les modèles de petits animaux précédemment développés pour la tendinopathie. Nous avons réalisé une étude pilote pour démontrer que le système induit des changements reproductibles des propriétés mécaniques sur une gamme de cycles de chargement. Ce système permet aux mouvements et aux charges physiologiquement pertinents d’induire une surutilisation tout en quantifiant et en mesurant simultanément les forces appliquées et subies par le tendon pendant le régime de charge.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cette étude présente une méthode de charge cyclique du tendon d’Achille du rat avec un système passif de dorsiflexion de la cheville pour un modèle de tendinopathie induite par le surmenage in vivo . L’importance du système réside dans sa capacité à isoler le tendon d’Achille, à appliquer des charges quantifiables sans accès chirurgical au tendon et à mesurer les propriétés du tendon in vivo .
En 2010, Fung et al. ont présenté un modèle de fatigue du t…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous tenons à souligner notre soutien financier : le Fonds de recherche Joe Fallon, le Fonds de recherche pour les stagiaires en médecine sportive du Dr Louis Meeks BIDMC et une subvention intra-muros (AN), tous de BIDMC Orthopaedics, ainsi que le soutien des National Institutes of Health (2T32AR055885 (PMW)).
Materials
| 1/32'' Aluminum beads | |||
| 2.5% isoflurane | |||
| 3D digitizing pen | Polhemus, Vermont, NH, USA | ||
| 3D electromagnetic positioning and orientation sensor | Polhemus, Vermont, NH, USA | ||
| 5% isoflurane | |||
| Customized device: 1) Assembly, sensors, 3D printed animal bed and ankle mount actuator | Assembled as described in manuscript | ||
| MATLAB code | MATLAB, Natick, MA, USA | ||
| Microcontroller | Ivrea, Italy | Arduino UNO, Rev3 | |
| Nose cone | |||
| Scalpel and scalpel holder | No. 11 scalpel | ||
| Sprague-Dawley rats | Charles River Laboratories, Wilmington, MA, USA | 11-13 weeks old | |
| Stepper driver | SparkFun Electronics, Niwot, CO 80503 | DM542T | |
| Stepper motor | SparkFun Electronics, Niwot, CO 80503 | 23HE30-2804S | |
| Straight forceps | |||
| Torque sensor assembly | Futek Inc., Irvine, CA, USA | FSH03985, FSH04473, FSH03927 | |
| Water heating pad |
References
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