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Method Article
* Ces auteurs ont contribué à parts égales
Ce protocole expliquera comment établir un modèle murin de cicatrisation hypertrophique qui augmente la signalisation de mécanotransduction pour simuler une cicatrisation de type humain. Cette méthode consiste à augmenter la tension mécanique le long d’une incision de cicatrisation chez une souris et à utiliser un appareil spécialisé pour créer un tissu cicatriciel excessif reproductible pour des analyses histologiques et bioinformatiques détaillées.
La cicatrisation hypertrophique (SHT) est un processus anormal de cicatrisation des plaies qui entraîne une formation excessive de tissu cicatriciel. Au cours de la dernière décennie, nous avons démontré que la mécanotransduction, c’est-à-dire la conversion de stimuli mécaniques en réponses cellulaires, entraîne une cicatrisation fibrotique excessive. Un modèle murin pour évaluer les cicatrices hypertrophiques de type humain serait un outil essentiel pour examiner diverses thérapies et leur capacité à réduire les cicatrices et à améliorer la guérison. Plus précisément, notre laboratoire a mis au point un modèle de plaie murine qui augmente la contrainte mécanique pour favoriser un SHD semblable à celui de l’homme. Ce protocole utilise des dispositifs de charge biomécaniques, fabriqués à partir d’expanseurs palatins modifiés de 13 mm, dont les bras sont placés de chaque côté de l’incision et distraits progressivement afin d’appliquer une tension continue sur le lit de la plaie pendant la cicatrisation. En près de deux décennies d’utilisation, ce modèle a été considérablement amélioré pour améliorer l’efficacité et la reproductibilité. En utilisant le modèle murin HTS, des cicatrices fibrotiques dermiques importantes peuvent être induites pour être histologiquement comparables aux cicatrices hypertrophiques humaines. Ce modèle murin fournit un environnement pour développer des produits biologiques impliqués dans le traitement du SHD et des affections liées à la mécanotransduction, telles que la réponse à un corps étranger.
La cicatrisation des plaies, le processus par lequel le corps tente de réparer les tissus endommagés et de reconstruire la barrière cutanée, peut entraîner une cicatrisation atypique si ses processus d’hémostase, d’inflammation, de prolifération et de remodelage sont irréguliers1. La cicatrisation hypertrophique (SHD) est un exemple de cicatrisation irrégulière des plaies, caractérisée par un dépôt excessif de matrice extracellulaire et de tissu conjonctif sur le site de la blessure, entraînant la formation d’une zone de tissu cicatriciel élargie 1,2,3. Les zones du corps qui subissent des stimulations mécaniques répétées par étirement, comme autour des articulations ou sur le visage, sont plus susceptibles de développer un SHD et une fibrose 4,5,6,7,8,9,10. Nous et d’autres avons montré que l’étirement mécanique à travers un lit de plaie favorise la formation de HTS par l’activation des voies de mécanotransduction – la conversion des stimuli mécaniques en réponses cellulaires 9,11.
Les SHD impliquent non seulement des processus biologiques complexes, mais posent également d’importants défis sociaux, médicaux et économiques pour les personnes touchées. Les personnes touchées peuvent lutter contre l’estime de soi et la dépression, en particulier lorsque les cicatrices se trouvent dans des zones visibles comme le visage et les mains 1,9,10,12. Des articles de revues scientifiques indiquent que la prévalence du SHD varie entre 32 % et 72 % aux États-Unis10,13. La gravité de ces problèmes esthétiques, en particulier dans les cas de brûlures graves dans la région du visage, est soulignée par le nombre croissant de cas de transplantation faciale complète pour améliorer l’apparence10. Ces cicatrices peuvent également provoquer des déficiences fonctionnelles en limitant les mouvements 6,14, et une intervention chirurgicale est souvent nécessaire pour exciser les cicatrices et restaurer la mobilité10. Le coût du traitement HTS peut être substantiel, y compris les dépenses pour la chirurgie, les traitements, la physiothérapie ou même les soins de longue durée 1,10. Rien qu’aux États-Unis, le coût annuel du traitement du SHD dépasse 4 milliards dedollars10.
Compte tenu de l’omniprésence du SHD et des mesures extrêmes prises pour traiter ses complications, les thérapies conventionnelles (par exemple, l’excision chirurgicale, les injections de corticostéroïdes et la thérapie au laser) restent très variables 1,2,15,16,17. Bien que ces traitements puissent offrir un soulagement dans certains cas, ils peuvent être insuffisants en raison de la nature complexe de la pathologie cicatricielle. Des facteurs tels que les différences génétiques entre les individus et une compréhension incomplète des mécanismes à l’origine du SHD font que les stratégies thérapeutiques restent cliniquement insatisfaisantes 18,19,20. L’avenir de la thérapie HTS semble résider dans de nouvelles approches innovantes qui ciblent les moteurs mécanistes cellulaires de HTS, tels que la mécanotransduction11,21, dont nous avons largement démontré qu’elle entraîne une cicatrisation fibrotique excessive 5,6,7,8,11,21,22,23,24,25. Plus précisément, nous avions précédemment développé un modèle murin qui augmente la tension mécanique de la plaie pour favoriser un HTS9 semblable à celui de l’homme. Cependant, après près de deux décennies d’utilisation, le modèle a été considérablement amélioré pour améliorer l’efficacité et la reproductibilité. Ce protocole permettra aux chercheurs d’utiliser au mieux un modèle de souris HTS mis à jour et optimisé pour explorer les populations cellulaires et les facteurs à l’origine de la cicatrisation excessive. L’objectif global de cette méthode est de fournir aux chercheurs un protocole conçu pour produire des cicatrices hypertrophiques de type humain chez la souris.
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L’approbation de l’Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) de l’Université de l’Arizona a été obtenue pour toutes les expériences (numéro de contrôle : 2021-0828). Ce protocole utilise des souris mâles C57BL/6J âgées de 15 semaines, bien qu’il puisse être appliqué à d’autres âges et souches 9,26.
1. Création du dispositif de charge biomécanique HTS
REMARQUE : La modification des expanseurs palatins dans le dispositif HTS peut se produire à tout moment avant l’expérience.
2. Épilation et incision initiale au jour 0 postopératoire (POD 0)
REMARQUE : Nettoyez et autoclavez plusieurs ensembles d’instruments chirurgicaux avant la chirurgie (par exemple, ciseaux de dissection, scalpel, pinces Adson, tourne-aiguille). Préparez des sutures 5-0 stérilisées et ayez un marqueur chirurgical à portée de main.
3. Mise en place du dispositif de charge biomécanique HTS (POD 4)
REMARQUE : Nettoyez et autoclavez les appareils HTS et plusieurs ensembles d’instruments chirurgicaux avant l’intervention chirurgicale (par exemple, ciseaux de dissection, scalpel, pinces Adson, tourne-aiguille, agrafeuse cutanée, agrafes cutanées). Préparez des sutures 5-0 stérilisées pour l’utilisation. [Facultatif] Si un extracteur de fumée de paillasse est disponible, placez le cône près de l’espace de travail et activez l’aspiration.
4. Étirement initial du dispositif de charge biomécanique HTS (POD 5)
REMARQUE : Nettoyez et autoclavez plusieurs ensembles d’instruments chirurgicaux (par exemple, ciseaux de dissection, scalpel, pinces Adson, tourne-aiguille) avant la chirurgie. [Facultatif] Si un extracteur de fumée de paillasse est disponible, placez le cône près de l’espace de travail et activez l’aspiration.
5. Étirement ultérieur du dispositif de charge biomécanique HTS (POD 7, 9, 11, 13, 15, 17)
REMARQUE : Nettoyez et autoclavez plusieurs ensembles d’instruments chirurgicaux (par exemple, ciseaux de dissection, scalpel, pinces Adson, tourne-aiguille) avant la chirurgie. [Facultatif] Si un extracteur de fumée de paillasse est disponible, placez le cône près de l’espace de travail et activez l’aspiration.
6. Prélèvement du tissu HTS (POD 19)
REMARQUE : Le prélèvement de tissus peut avoir lieu à n’importe quel moment du processus. Nous avons prélevé des tissus après seulement 4 jours d’étirement pour examiner les premiers points temporels ; cependant, les tissus sont prélevés le plus régulièrement au POD 19 (2 semaines après le début de la souche). Nettoyer et autoclaver plusieurs ensembles d’instruments chirurgicaux (p. ex., ciseaux de dissection, scalpel, pinces Adson) avant l’intervention chirurgicale. Pour obtenir des photos de la cicatrice au fil du temps, l’appareil peut être retiré avant chaque étape d’étirement pour prendre une photo de la cicatrice avant de réappliquer l’appareil et de relancer la contrainte mécanique. [Facultatif] Si un extracteur de fumée de paillasse est disponible, placez le cône près de l’espace de travail et activez l’aspiration. L’extracteur de fumée de paillasse peut être éteint lorsque le gaz isoflurane n’est plus utilisé.
7. Mesurer la largeur moyenne d’une cicatrice
REMARQUE : Cela a été accompli avec le logiciel d’analyse d’images ImageJ, et les informations ont été enregistrées sur une feuille de calcul.
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Afin de démontrer clairement l’utilisation efficace du protocole HTS et d’identifier les résultats « positifs » réussis, le modèle a été établi comme le montre la figure 3A. Dans l’étude représentative, il y avait deux groupes : le groupe sans contrôle d’étirement (n = 6) et le groupe HTS à étirement mécanique (n = 6) où des niveaux de tension mécanique similaires à ceux de l’homme ont été induits à travers l’incision pour g...
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Le modèle murin HTS est une méthode rentable et hautement reproductible pour induire le HTS via la mécanotransduction et développer des thérapies potentielles. Bien qu’il y ait une courbe d’apprentissage initiale pour utiliser efficacement le modèle, le protocole peut, avec de la pratique, être mis en œuvre par n’importe quel chercheur sans formation chirurgicale. L’utilisation de ce modèle permet aux chercheurs de mieux comprendre la formation de HTS et le rôle de la m...
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Les auteurs n’ont pas d’intérêts concurrents ou d’autres conflits associés au contenu de cet article.
Ce travail a été soutenu par le Center for Dental, Oral, and Craniofacial Tissue and Organ Regeneration Interdisciplinary Translational Project Awards soutenu par l’Institut national de recherche dentaire et craniofaciale (U24 DE026914) (G.C.G) et la subvention de recherche translationnelle de la Fondation de chirurgie plastique (837107) (K.C.).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
100 mL PYREX Griffin beaker | Milipore Signma | CLS1000100 | |
Aesculap Exacta mini trimmer | Aesculap | ||
AutoClip System | Fine Surgical Instruments | 12020-00 | |
BD brand isopropyl alcohol swabs | Fisher Scientific | 13-680-63 | |
Buprenorphine SR (0.5 mg/mL) | Buprenex, Indivior Inc. | 12496-0757-1 | |
C57/BL6 females (6–8 weeks old) | The Jackson Laboratory | 000664 | |
Covidien sterile gauze | Fisher Scientific | 2187 | |
Covidien TelfaTM non-adherent pads | Fisher Scientific, Covidien | 1961 | |
Dental surgical ruler | DoWell Dental Products | S1070 | |
Depilatory cream (Nair Hair Remover Lotion) | Church&Dwight, CVS | 339823 | |
Ethanol 70% solution | Fisher Scientific | 64-17-5 | |
Excel | Microsoft Cooperation | Microsoft.com | software program |
ImageJ | ImageJ, Wayne Rasband | imagej.net | software program |
Inhalation anesthesia system | VetEquip | 922130 | |
Iris scissors 4½ in. stainless | McKesson | 43-2-104 | |
Isoflurane, USP | Dechra Veterinary Products | 17033-094-25 | |
Kaka industrial MUB-1 | Kaka Industrial | 173207 | Only necessary if there is no maker space or fabrication shop available |
Leone Rapid Palatal Expander- 13 mm | Great Lakes Dental Technologies | 125-004 | The key necessary to expand and cotnract the device will come with this product in the box |
Liquid repellent drape 75 x 90 cm with adhesive hole 6 x 9 cm | Omnia S.p.A. | 12.T4362 | |
Medequip Depot Silk Black Braided Sutr 6-0 Rx | Medequip Depot D707N, Fisher Scientific | NCO835822 | |
Needle holder 5 in. with serrated jaws | McKesson | 43-2-842 | |
Prism 9 | GraphPad Holdings, LLC | graphpad.com | software program |
Puralube ophthalmic ointment | Dechra, NDC | 17033-211-38 | |
R studio Desktop | RStudio PBC | rstudio.com | software program |
Surgical skin marker | McKesson | 19-1451_BX | |
Tegaderm, 3 M | VWR | 56222-191 | foam adhesive dressing |
Thermo-peep heating pad | K&H, Amazon | ||
Tissue forceps 4¾ in. stainless 1 x 2 teeth | Mckesson | 43-2-775 | |
Vetbond (3 M) | Saint Paul, MN | 1469SB |
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