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Method Article
* Ces auteurs ont contribué à parts égales
Pour comprendre la physiopathologie de l’adaptation du ventricule droit (VD) à une charge anormale, des modèles expérimentaux sont cruciaux. Cependant, l’évaluation des dimensions et de la fonction d’un VR est complexe et difficile. Ce protocole fournit une méthode pour effectuer l’imagerie par résonance magnétique cardiaque (CMR) en tant que procédure de référence non invasive chez les souris soumises à une charge de pression RV.
La fonction ventriculaire droite (VD) et l’insuffisance sont des déterminants majeurs de l’issue des cardiopathies acquises et congénitales, y compris l’hypertension pulmonaire. L’évaluation de la fonction et de la morphologie du rotavirus est complexe, en partie en raison de la forme complexe du rotavirus. Actuellement, l’imagerie par résonance magnétique cardiaque (CMR) est la référence pour l’évaluation non invasive de la fonction et de la morphologie du rotavirus. Le protocole actuel décrit l’imagerie CMR dans un modèle murin de la charge de pression RV induite par le cerclage de l’artère pulmonaire (PAB). La PAB est réalisée en plaçant une suture 6-0 autour de l’artère pulmonaire sur une aiguille de 23 G. Le gradient de la PAB est déterminé par échocardiographie à 2 et 6 semaines. À 6 semaines, la morphologie et la fonction ventriculaires droite et gauche sont évaluées en mesurant les volumes et la masse en fin de systolique et en fin de diastolique par dix à onze coupes de cinéma de 1 mm d’épaisseur à l’aide d’un scanner d’imagerie par résonance magnétique de 9,4 T équipé d’un gradient de 1 500 mT/m. Des résultats représentatifs montrent que la PAB induit une augmentation significative de la charge de pression du VD, avec des effets significatifs sur la morphologie biventriculaire et la fonction du VD. Il est également montré qu’à 6 semaines de charge de pression RV, le débit cardiaque est maintenu. Il est présenté ici un protocole reproductible pour la quantification de la morphologie et de la fonction biventriculaires dans un modèle murin de charge de pression du VD et peut servir de méthode pour des expériences explorant les déterminants du remodelage et du dysfonctionnement du VD.
Les patients atteints de maladies cardiovasculaires acquises et congénitales, y compris l’hypertension pulmonaire (HTP), sont à risque de dysfonctionnement et d’insuffisance ventriculaire droite (VD)1. L’adaptation du rotavirus à la suite d’une charge de pression accrue est caractérisée par une hypertrophie concentrique aux stades précoces et une dilatation progressive au stade terminal de la maladie. De plus, il est associé à des troubles du métabolisme et de la matrice extracellulaire, à des processus d’inflammation et, finalement, à une défaillance du VD 2,3,4,5,6. Des modèles animaux ont été développés pour explorer les processus sous-jacents de la progression vers l’échec du VD. Cependant, l’optimisation des modèles et l’évaluation adéquate de la fonction et des dimensions du VR ont été difficiles. Pour l’évaluation non invasive de la fonction et des dimensions du VD, l’imagerie par résonance magnétique cardiaque (CMR) est la norme d’or. Cette technique crée des images du cœur battant en utilisant un champ magnétique puissant et des ondes radiofréquences. La CMR est disponible pour les humains et pour les animaux tels que les rongeurs de laboratoire. Comme ces derniers nécessitent une résolution spatiale plus élevée en raison de la taille plus petite du cœur, le champ magnétique nécessaire pour fournir des images adéquates doit être plus élevé que celui des humains.
Plusieurs modèles imitant la surcharge de pression RV sont disponibles, y compris les modèles de PH 7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 et les modèles de charge de pression RV proximale 2,3,10,18, 19,20,21,22,23. Le choix d’un modèle de PH ou d’un modèle de charge de pression proximale du VD dépend de la question de recherche : l’effet d’une intervention sur le système vasculaire pulmonaire et donc éventuellement la modulation de la postcharge du VD (c’est-à-dire les modèles de PH), ou l’effet direct sur le VD (c’est-à-dire les modèles de charge de pression du VD proximal). Plusieurs méthodes expérimentales d’induction de l’HTP sont disponibles, notamment l’utilisation de monocrotaline (TCM)12,13,14,16,22,24,25,26, la TCM combinée à une dérivation aorto-cavale 9, l’hypoxie chronique 7,27,28,29 , et l’association d’un antagoniste du récepteur du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire, Sugen 5416, avec une hypoxie chronique 8,10,30,31. De tels modèles représentent des modèles pulmonaires progressifs de charge de pression RV proximale et ne ciblent pas le système vasculaire pulmonaire mais induisent une postcharge constante par constriction de l’artère pulmonaire, avec une augmentation concomitante de la postcharge VD 2,3. Cela peut être réalisé par un anneau de suture (anneau de l’artère pulmonaire, PAB) ou un clip vasculaire autour de l’artère pulmonaire. La PAB a été réalisée chez plusieurs espèces animales, et les dimensions et la fonction cardiaques ont été étudiées de diverses manières, telles que l’histologie, l’échocardiographie transthoracique (y compris le suivi du chatoiement) et le cathétérisme cardiaque 2,32,33,34,35,36,37,38,39,40 . La PAB chez les petits rongeurs, comme les souris, est un défi. En effet, des différences subtiles entre l’étanchéité de la constriction artérielle ont des résultats marqués sur le degré de charge de pression du VD et sur l’état fonctionnel et la survie ultérieurs. Lorsque la constriction est très serrée, l’animal meurt pendant ou peu de temps après l’opération, tandis que le phénotype souhaité ne sera pas atteint lorsque la constriction n’est pas assez serrée. Cependant, l’utilisation de souris présente des avantages par rapport à d’autres animaux, en raison des excellentes possibilités de modification génétique (c’est-à-dire des modèles transgéniques ou knock-out) et de la reproduction rapide. Il s’agit d’une valeur ajoutée dans l’étude des maladies et dans l’exploration de la contribution des facteurs moléculaires et (épi-)génétiques.
Les modèles d’étude sur les animaux s’orientent vers l’étude des changements temporels au cours de la maladie 2,3,8,13,21. Pour de telles études, des modalités non invasives sont nécessaires, car des évaluations en série peuvent être effectuées. Des alternatives à la CMR dans l’évaluation du remodelage cardiaque pourraient être (1) la caractérisation tissulaire à l’aide de l’histopathologie, avec plusieurs animaux sacrifiés à différents moments temporels, (2) l’évaluation fonctionnelle invasive par analyse pression-volume, ou (3) l’échocardiographie, qui permet au chercheur d’identifier l’hypertrophie ou la dilatation cardiaque de manière non invasive au sein du même animal en série. La CMR présente deux avantages majeurs dans l’évaluation du RV : (1) la CMR est une modalité non invasive, permettant des mesures en série chez un animal, contribuant ainsi à réduire le nombre d’animaux nécessaires aux études, et (2) la CMR ne repose pas sur une forme géométrique particulière et visualise en trois dimensions. Les volumes et les mesures de fonction du RV dérivés de la CMR se sont révélés précis et sont considérés comme la norme d’or non invasive dans différentes entités cardiaques chez l’homme 42,43,44,45, mais n’avaient pas encore été traduits en un protocole CMR pour les souris présentant une surcharge de pression du RV.
De nombreux modèles de PAB sont décrits dans la littérature, mais avec une grande hétérogénéité dans les méthodes d’évaluation des effets hémodynamiques et de la fonction et de l’adaptation du VD. Ce protocole décrit la procédure de la PAB chez la souris avec validation du modèle en mesurant le gradient de la PAB par échocardiographie et en évaluant les dimensions et la fonction cardiaques avec CMR. Alors qu’un protocole de CMR chez les animaux soumis au PAB a été publié pour les rats, cette combinaison n’a pas été décrite pour les souris jusqu’à présent. Alors que les rats sont le plus souvent utilisés pour les modèles PH 8,12,13,14,15,16,22,24,25,26,27,28,29,30,31,46 , les souris sont le plus souvent utilisées pour des études transgéniques ou knock-out et contribuent ainsi à notre compréhension des mécanismes de défaillance des VD sous pression. Ce protocole pourrait constituer la base d’études futures visant à démêler les voies de signalisation impliquées dans la transition vers l’échec du VD.
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Toutes les expériences et tous les soins aux animaux sont menés conformément à la loi néerlandaise sur l’expérimentation animale et au Guide pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire publié par les National Institutes of Health des États-Unis. Le Comité d’expérimentation animale de l’Université de Groningue, aux Pays-Bas, a approuvé le protocole expérimental actuel (numéro de permis : 2014-041/3005).
1. Logement et acclimatation
2. Chirurgie de cerclage de l’artère pulmonaire
3. Échocardiographie
4. Imagerie par résonance magnétique cardiaque
5. Analyses statistiques
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Le taux de mortalité de l’intervention chirurgicale PAB est d’environ 10 %. Les résultats présentés montrent des caractéristiques des souris dans les groupes placebo (n = 5) et PAB (n = 8). Comme le montre la figure 3, les valeurs du gradient de PAB ont considérablement augmenté par rapport aux animaux fictifs à 2 et 6 semaines après le PAB. Cette augmentation de la charge a provoqué une dilatation du VD exprimée en augmentation du VD, de l?...
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Ce protocole fournit une méthode reproductible pour la PAB chez la souris et l’évaluation ultérieure du remodelage cardiaque et de l’adaptation fonctionnelle à l’aide de la CMR.
Le PAB diffère des autres modèles de charge de pression RV accrue car il implique une augmentation absolue et statique de la postcharge sans la présence d’autres déclencheurs. La charge de pression du VD dans les modèles d’hypoxie, de monocrotaline, de shunt ou d’u...
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Le Centre médical universitaire de Groningue a passé un contrat avec Actelion et Lilly pour les activités de conseil de R.M.F. Berger en dehors du contenu de ce manuscrit. Les autres auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts concurrents.
Nous tenons à remercier P. Da Costa-Martins pour son soutien dans les expériences sur les animaux dans cette étude.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
14.0 MHz i13L-echocardiography transducer | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | ||
20G cannula | |||
23G needle | |||
9.4T magnetic resonance scanner with 1,500 mT/m gradient set | Bruker BioSpin, Ellingen, Germany | ||
Anesthesia induction chamber | |||
Blunt 25G needle | |||
Buprenorphine | |||
Chloride-hexidine | |||
CMR post-processing software | Medis Medical Imaging Systems, Leiden, The Netherlands | Qmass version 7.6 | |
Data visualisation and statistical software | GraphPad Prism Inc, La Jolla, CA, USA | software version 7.02 | |
Echocardiography machine | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | Vivid Dimension 7 | |
Eye ointment | |||
Heat mat | |||
Incubator (37°C) | |||
Isoflurane | |||
Isoflurane evaporator | |||
Miniventilator for rodents | Hugo Sachs | model 687 | |
monofilament polypropylene 5-0 sutures | |||
monofilament polypropylene 6-0 sutures | |||
Needle and syringe for subcutaneous injections | |||
Pediatric electrocardiogram-stickers | |||
pure polyglycolic acid 5-0 sutures | |||
Sterile surgical instruments | |||
Ventilation mask |
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