5/6 Néphrectomie par bipolectomie aiguë par laparotomie médiane chez le rat

Résumé

Ce manuscrit présente un protocole standardisé pour une néphrectomie 5/6 par bipolectomie aiguë par laparotomie médiane dans un modèle de rat, visant à induire un état d’insuffisance rénale par réduction du parenchyme rénal avec un grand degré de précision méthodique et un faible risque d’erreur technique.

Résumé

L’insuffisance rénale chronique (IRC) touche plus de 10 % de la population mondiale, soit plus de 800 millions de personnes dans le monde. Les progrès réalisés dans le traitement de l’IRC ont eu un impact significatif sur les résultats pour les patients. Alors que dans le passé, l’IRC était souvent considérée comme une condamnation à mort, de nombreux patients succombant aux complications de l’insuffisance rénale terminale, elle est maintenant de plus en plus prise en charge comme une maladie chronique avec la disponibilité de la dialyse et de la transplantation rénale, ainsi que de nouveaux développements pharmaceutiques tels que les inhibiteurs du SGLT2 ou les antagonistes non stéroïdiens des récepteurs minéralocorticoïdes.

Pourtant, il continue d’y avoir une demande croissante pour une exploration plus approfondie des processus physiopathologiques et des interventions thérapeutiques potentielles. Des modèles biologiques fiables jouent un rôle crucial pour faciliter cette recherche. Étant donné la nature multidimensionnelle des maladies rénales, qui englobe non seulement la biologie cellulaire, mais aussi la microanatomie vasculaire et la signalisation endocrinienne, un modèle approprié doit posséder un niveau de complexité biologique que seul un modèle animal peut offrir, ce qui fait des rongeurs un choix évident.

Ce manuscrit fournit donc un protocole complexe et systématique pour réduire chirurgicalement le parenchyme rénal par laparotomie médiane et néphrectomie totale et partielle combinée chez le rat pour des applications de survie et de non-survie. Il souligne le rôle essentiel des techniques chirurgicales précises pour garantir des résultats cohérents et fiables. Parmi les principaux exemples d’applications potentielles de ce modèle, citons les études biomoléculaires et pharmaceutiques ainsi que le développement de modalités d’imagerie peropératoire innovantes, telles que l’imagerie hyperspectrale, pour visualiser objectivement et différencier la malperfusion rénale.

Introduction

L’insuffisance rénale chronique (IRC) est une maladie progressive qui touche une partie importante de la population mondiale. Il se caractérise par la perte progressive de la fonction rénale endocrinienne et filtrative au fil du temps, entraînant l’accumulation de déchets et de liquide dans le corps et un déséquilibre du système endocrinien. Des données récentes suggèrent que 9,1 % à 13,4 % de la population mondiale (entre 700 millions et un milliard de personnes) est atteinte d’IRC¹. La prévalence de l’IRC augmente avec l’âge, touchant environ 34 % des personnes âgées de 65 ans ou plus aux États-Unis, contre 12 % chez les 45-64 ans et 6 % chez les 18-44 ans².

Par conséquent, l’IRC contribue de manière significative à la charge mondiale des taux de maladie et de mortalité. La détection et la prise en charge précoces de l’IRC sont cruciales pour ralentir sa progression et réduire le risque de complications, telles que les maladies cardiovasculaires, l’anémie et, en fin de compte, l’insuffisance rénale terminale, qui nécessite une dialyse ou une transplantation rénale^{pour survivre3}.

Les interventions thérapeutiques pour l’IRC en phase terminale ont connu une évolution remarquable au cours des dernières décennies. Historiquement, la prise en charge de l’IRC en phase terminale se limitait aux soins de soutien, la dialyse émergeant comme une modalité de maintien de la vie dans les années 1960. Depuis lors, des progrès significatifs ont été réalisés dans les techniques de dialyse, notamment le développement de membranes plus biocompatibles, un meilleur accès vasculaire et l’avènement de la dialyse péritonéale⁴. De plus, la transplantation rénale est apparue comme le traitement optimal de l’IRC en phase terminale, offrant une survie et une qualité de vie améliorées par rapport à la dialyse⁵. Cependant, la pénurie d’organes de donneurs reste un défi important, poussant la recherche sur de nouvelles stratégies telles que la xénotransplantation et les approches de médecine régénérative. De plus, la prise en charge des complications associées à l’IRC en phase terminale, telles que l’hyperparathyroïdie secondaire, a été améliorée par l’introduction d’agents calcimétiques comme l’ételcalcétide, qui modulent efficacement les niveaux d’hormone parathyroïdienne⁶.

Malgré ces progrès, la quête de thérapies plus efficaces et ciblées se poursuit, alimentée par la recherche en cours sur les mécanismes moléculaires sous-jacents à la progression de l’IRC en phase terminale et aux comorbidités associées. Par conséquent, l’IRC demeure une préoccupation importante dans les soins aux patients, d’où la nécessité de poursuivre des recherches approfondies sur les processus biomédicaux et les approches thérapeutiques. Des modèles biologiques robustes sont essentiels pour faciliter de telles investigations. Étant donné la nature multidimensionnelle de l’IRC, qui englobe des aspects allant de la biologie cellulaire à la signalisation endocrinienne interorgane, à l’anatomie fonctionnelle vasculaire et à la rhéologie, un modèle idéal doit posséder un niveau de complexité biologique que seul un organisme modèle complet peut fournir. Ainsi, les rongeurs apparaissent comme le modèle préféré en raison de leur capacité à englober efficacement ces différentes dimensions biologiques.

Le modèle de néphrectomie 5/6 reste de rein sert d’outil commun dans la recherche sur l’IRC pour les expériences chez le rat et la souris en raison de son induction stable de l’insuffisance rénale 7,8,9,10,11,12,13,14. Ce modèle implique l’ablation d’un rein entier et des 2/3 de l’autre. La création du rein résiduel peut être réalisée par la résection chirurgicale des pôles rénaux, appelée modèle de polectomie, ou par la ligature des artères rénales segmentaires supérieures et inférieures, entraînant un infarctus des pôles 7,15,16,17,18,19,20.

Bien que ce modèle de néphrectomie 5/6 avec polectomie soit une technique établie, il n’a été introduit que comme un protocole transparent et compréhensible avec un accès rétropéritonéal dorsolatéral²¹. Cet accès peut être avantageux pour une intervention unilatérale avec réduction du parenchyme rénal d’un seul côté ou pour une intervention en deux étapes avec une distance temporelle de quelques jours afin d’augmenter la survie postopératoire de l’animal²². Cependant, l’utilisation d’une approche de laparotomie médiane offre des avantages distincts par rapport à la voie d’accès rétropéritonéale latéro-dorsale conventionnelle.

En utilisant une seule incision abdominale médiane, le chirurgien accède sans entrave à l’ensemble de la cavité abdominale, facilitant ainsi une exploration et une manipulation complètes des organes intra-abdominaux. Ce champ chirurgical élargi rationalise non seulement la procédure de néphrectomie, mais permet également l’exécution simultanée d’interventions supplémentaires qui peuvent être nécessaires pour des protocoles expérimentaux spécifiques, par exemple, des procédures sur les uretères, telles que la ligature, la résection ou la reconstruction, qui peuvent être essentielles pour étudier la physiopathologie de l’uropathie obstructive. De plus, cette approche permet la résection ou la manipulation simultanée d’autres organes abdominaux, tels que le foie, la rate ou le tractus gastro-intestinal, élargissant ainsi la portée des recherches expérimentales sur les interactions multiviscérales ou les modèles de maladies systémiques.

De plus, l’approche de laparotomie médiane facilite la construction d’un conduit d’iléon ou néovessie, une intervention chirurgicale qui implique la création d’une dérivation urinaire à l’aide d’un segment de l’iléon, ce qui est particulièrement pertinent dans les études portant sur le dysfonctionnement de la vessie ou les techniques d’urologie reconstructive. Cette polyvalence dans la combinaison de la néphrectomie avec d’autres interventions chirurgicales dans le même domaine opératoire rationalise non seulement les protocoles expérimentaux, mais minimise également les traumatismes chirurgicaux cumulatifs et les risques associés pour les sujets animaux. Par conséquent, dans le cas d’une chirurgie rénale bilatérale en une seule étape ou d’interventions intraabdominales supplémentaires simultanées, l’accès ventral par laparotomie médiane devrait être l’option privilégiée.

À l’heure actuelle, il n’existe aucune publication ou protocole décrivant cette stratégie chirurgicale. Par conséquent, avec ce travail, notre objectif est de présenter un guide procédural détaillé pour la réalisation d’une résection rénale et l’induction chirurgicale de l’IRC par laparotomie médiane chez le rat, applicable à la fois aux études de survie et de non-survie. Ce modèle expérimental crée un environnement régulé propice à l’étude de la dynamique complexe de l’IRC, imitant des scénarios cliniquement significatifs. Ce protocole a été spécialement conçu pour illustrer la technique chirurgicale. L’intervention a donc été réalisée dans un cadre de non-survie sur un groupe homogène de 10 rats mâles. Comme il n’y avait aucune raison valable pour la comparaison avec une intervention de référence ou une autre intervention, il n’était pas nécessaire d’inclure un groupe témoin. La néphrectomie 5/6 fait explicitement référence à l’étendue de la résection chirurgicale du parenchyme. Cela se traduit certainement par une réduction fonctionnelle dans le sens d’une réduction du débit de filtration glomérulaire. Cependant, le degré fonctionnel exact ne peut pas être prédit, mais devra être mesuré individuellement pour chaque animal, par exemple en utilisant de l’inuline ou de l’acide p-aminohippurique ^23,24 si nécessaire.

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Protocole

Toutes les procédures relatives aux animaux décrites dans ce document ont été effectuées dans des installations accréditées et ont reçu l’approbation du comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux (IACUC) du Conseil régional du Bade-Wurtemberg à Karlsruhe, en Allemagne (35-9185.81/G-62/23). Les animaux de laboratoire ont été manipulés conformément aux protocoles institutionnels et à la législation allemande régissant le bien-être animal, ainsi qu’aux directives établies par le Conseil de la Communauté européenne (2010/63/UE) et aux directives ARRIVE. Des rats Sprague Dawley mâles d’un poids initial de 400 g ont été utilisés après une période d’acclimatation d’une semaine.

1. Anesthésie et analgésie

1. Narcotiser le modèle du rat avec les produits pharmaceutiques de son choix. Pour suivre ce protocole, effectuez l’induction volatile de la sédation avec de l’isoflurane suivie d’une injection intrapéritonéale de 100 mg/kg de kétamine en poids corporel pour l’anesthésie dissociative et de 4 mg/kg de xylazine en poids corporel. Obtenir une analgésie avec des injections sous-cutanées de 5 mg/kg de poids corporel de carprofène.
   REMARQUE : Un protocole détaillé se trouve dans la littérature citée²⁵.
2. Assurez-vous d’une profondeur d’analgésique adéquate en recherchant les réflexes de douleur lors du test de pincement des orteils avec une pince chirurgicale et réévaluez régulièrement la profondeur de l’anesthésie pendant la procédure.
3. Appliquez un lubrifiant ophtalmique sur les yeux pour prévenir la dessiccation de la cornée.

2. Préparation de la procédure

1. Préparez le site d’opération avec tout le matériel et les instruments nécessaires, y compris des ligatures en polyfilament, des boucles de récipient en silicone, des pinces à émoussée, des ciseaux et des pinces à préparation fine, ainsi que des patchs hémostatiques coupés en morceaux de 0,8 x 0,6 cm (Figure 1A-G). Préparez l’appareil d’exposition chirurgicale des rongeurs, un coussin chauffant et les crochets de préparation chirurgicale comme spécifié dans la littérature citée²⁵.
2. Rasez la longueur de l’accès souhaité, désinfectez le site chirurgical en alternant trois gommages avec des écouvillons à base d’éthanol à 70 % et d’iode ou à base de chlorhexidine dans un mouvement circulaire, et obtenez une oxygénation adéquate par l’inhalation d’oxygène à 100 % à l’aide d’un masque facial néonatal (Figure 1H-J). Couvrez le reste du corps à l’extérieur du lieu chirurgical avec des champs pour éviter la contamination.
   REMARQUE : L’animal représentatif qui a été utilisé pour obtenir des images de figures n’a pas été drapé afin de permettre une meilleure visualisation des points de repère anatomiques.
3. Effectuez une mini-laparotomie médiane via une incision cutanée médiane initiale sur la longueur abdominale souhaitée de ~3 cm et une incision ultérieure légèrement plus petite du fascia le long de la linea alba (Figure 1K-M).
4. Réaliser l’exposition chirurgicale du rein à l’aide de compresses chirurgicales et de crochets de préparation chirurgicale (Figure 1N-O). Ne touchez le parenchyme rénal qu’à l’aide d’instruments de préparation atraumatiques tels qu’un coton-tige humidifié ou une compresse humidifiée à l’aide de pinces ou de pinces émoussées.

Figure 1 : Instruments, matériaux et configuration expérimentaux. (A) Instruments chirurgicaux requis ; (B) ligature polyfilament ; (C) boucle de récipient en silicone ; (D) ciseaux de préparation fine. (E-G) Patch hémostatique coupé en morceaux de 0,8 x 0,6 cm. (H-J) Modèle de rat rasé et oxygéné avec un masque facial. L’animal représentatif qui a été utilisé pour obtenir des images de figures n’a pas été drapé afin de permettre une meilleure visualisation des points de repère anatomiques. (K,L) Incision cutanée médiane sur la longueur abdominale souhaitée de ~3 cm. (M) Mini-laparotomie médiane ; (N) l’exposition du rein gauche à l’aide d’une compresse chirurgicale, de crochets de préparation chirurgicale et d’un support métallique ; (O) exposition analogue du rein droit et résection du fascia de Gerota. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

3. Néphrectomie partielle

1. Exposez le rein respectif, saisissez la graisse périrénale qui est attachée au mince fascia de Gerota, et appliquez une certaine tension pour soulever localement le fascia du parenchyme rénal (Figure 2A, B.2).
2. Inciser et saper le fascia avec l’extrémité pointue d’un bord de ciseau et continuer avec une dissection longitudinale du fascia de Gerota (Figure 2B).
3. Effectuez un dégantage émoussé du fascia de Gerota à l’aide de ciseaux fermés en sapant progressivement le fascia tout autour du parenchyme et en pliant la capsule fasciale médialement-éventuellement en la réséquant partiellement (Figure 2C).
4. Élaguer le hile rénal à l’aide d’une boucle vasculaire en silicone pour un meilleur contrôle vasculaire (figure 2D).
5. Placez l’extrémité de la pince dans l’espace rétropéritonéal pour stabiliser le rein afin d’éviter une fuite dorsale du rein pendant le processus de coupe et effectuez la polectomie rénale 1/3 tranchante crânienne en un seul coup précis et ciblé à l’aide de ciseaux (Figure 2E).
   REMARQUE : La ligne de dissection doit être choisie par l’évaluation clinique de manière à séparer l’organe en 1/3 de la hauteur de l’organe crânienne et caudale.
6. Réaliser l’hémostase en appliquant un timbre hémostatique, par compression manuelle, par compression à l’aide d’instruments contondants ou par tension hilaire via la boucle du vaisseau en silicone, réduisant efficacement le flux sanguin hilaire (Figure 2F-J).
   REMARQUE : L’hémostase a été obtenue régulièrement en tirant simultanément sur l’anse vasculaire et en appliquant le patch hémostatique pendant 2,5 à 3 minutes.
7. Poursuivre avec une polectomie rénale 1/3 caudale aiguë de manière analogue (Figure 2K-N). Pour les deux coups de ciseaux, visez un plan de dissection légèrement angulé qui laissera plus de parenchyme rénal du côté hilaire et moins de tissu du côté latéral pour éviter les lésions hilaraires involontaires et réduire les fuites urinaires du système pelvico-calicéal (Figure 2O). Si une standardisation plus élevée de la résection précise du parenchyme 5/6 est souhaitée, pesez la résection de la néphrectomie totale du côté controlatéral décrite ci-dessous, pesez les réséquates de la néphrectomie partielle 2/3 et répétez la dissection dans une technique de « salami-tranchage » jusqu’à ce que exactement les 2/3 du poids soient obtenus.

Figure 2 : Néphrectomie partielle. (A) Exposition chirurgicale d’un rein. (B) Incision longitudinale du fascia de Gerota à l’aide de ciseaux tranchants. (C) Dégantage émoussé de l’aponévrose de Gerota à l’aide de ciseaux fermés. (D) Élingage du hile rénal à l’aide d’une boucle vasculaire en silicone. (E) Polectomie crânienne aiguë 1/3 à l’aide de ciseaux et de pinces comme guide. (F) Réalisation de l’hémostase par l’application d’un patch hémostatique ; (G) réalisation de l’hémostase par compression manuelle ; (H-J) réalisation de l’hémostase par compression à l’aide d’instruments contondants et tension hilaraire via la boucle du vaisseau en silicone. (K-N) Polectomie caudale aiguë 1/3 par analogie. (O) Représentation schématique des plans de dissection recommandés pour éviter les lésions hilaires involontaires (lignes noires). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

4. Néphrectomie totale

1. Mobilisez le rein par analogie avec les étapes décrites ci-dessus et creusez le hile rénal à l’aide de pinces émoussées (Figure 3A,B).
2. Élinguez le hile rénal à l’aide d’une ligature de polyfilaments et placez un nœud coulissant sécurisé sur le hile rénal plutôt près des vaisseaux abdominaux pour obstruer le flux sanguin rénal et l’uretère (Figure 3C, D).
3. Disséquez brusquement le hile à l’aide de ciseaux et retirez le rein (Figure 3E,F).
4. Contrôler l’hémostase et couper les extrémités de la ligature (Figure 3G-J).

Figure 3 : Néphrectomie totale. (A) Exposition chirurgicale du rein controlatéral ; (B) ablation analogue de l’aponévrose de Gerota et creusement d’un tunnel du hile rénal à l’aide de pinces à émoussé ; (C) élingage du hile à l’aide d’une ligature de polyfilaments. (D) Mise en place d’une ligature à nœud coulissant sur le hile rénal ; (E,F) dissection brusque du hile à l’aide de ciseaux et ablation du rein ; (G-I) contrôle de l’hémostase et de la coupe des extrémités de la ligature. (J) Représentation schématique de la hauteur de ligature recommandée (ligne pointillée) et du plan de dissection (ligne noire). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

5. Fermeture de la paroi abdominale

1. Placez une suture d’angle sur le fascia abdominal à l’aide d’une suture en polyfilament (Figure 4A-D).
2. Continuez à suturer le fascia abdominal avec une suture courante avec ~2 mm de tissu saisi à chaque morsure et environ 4 mm entre les morsures (Figure 4E-I).
3. Suturez la couche cutanée à l’aide de points simples avec ~3 mm de tissu saisi à chaque morsure et ~6 mm entre les morsures (Figure 4J-Q).

Figure 4 : Fermeture de la paroi abdominale. (A-D) Mise en place d’une suture d’angle sur le fascia abdominal à l’aide d’une suture en polyfilament. (E-I) Suture courante du fascia abdominal ; (J-Q) suture de la couche cutanée à l’aide de points simples. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

6. Autres étapes

1. En fonction du scénario souhaité, de l’objectif de la recherche et du degré d’insuffisance rénale souhaité, envisagez des écarts par rapport à ce protocole, y compris une variation de la quantité de parenchyme rénal réséqué, par exemple, néphrectomie totale unilatérale (néphrectomie 3/6), néphrectomie totale bilatérale (néphrectomie 6/6), monopolectomie unilatérale (néphrectomie 1/6), monopolectomie bilatérale (néphrectomie 2/6), bipolectomie unilatérale (néphrectomie 2/6) et bipolectomie bilatérale (néphrectomie 4/6).
2. En général, soit euthanasier les animaux par cardicectomie tranchante sans fermeture préalable de la paroi abdominale pour les applications non de survie, soit effectuer une fermeture abdominale par étapes comme décrit ci-dessus dans le cas d’expériences de survie planifiées avec suivis.
3. Dans le cas d’applications de survie, maintenez des conditions stériles à tout moment pendant la chirurgie. Avant l’opération, préparez aseptiquement la peau au site chirurgical à l’aide d’un gommage (à base d’iode ou de chlorhexidine) et d’alcool. Utilisez un emballage d’instruments autoclaves frais pour chaque animal.
4. Après l’opération, surveillez l’animal jusqu’à ce qu’il soit suffisamment conscient pour maintenir le décubitus sternal et isolez-le jusqu’à ce qu’il soit complètement rétabli.
5. En tant que traitement postchirurgical de l’animal, inclure des visites quotidiennes par le personnel médical ainsi que le traitement postopératoire de la douleur par injections sous-cutanées de 5 mg/kg de carprofène de poids corporel 2 fois par jour pendant 2 jours.
6. Utilisez des feuilles de score avec des critères d’interruption clairement définis pour la durée jusqu’à la récupération postopératoire complète. Utilisez l’échelle de grimace du rat²⁶ ou le score d’état corporel²⁷ de la littérature citée. Terminez l’expérience si le score de grimace ≥ de 6 ou un score d’état corporel = 1 après l’application de carprofène. De plus, mettez fin à la grossesse en cas de complication chirurgicale telle qu’une infection postopératoire de la plaie ou une insuffisance de fermeture de la paroi abdominale.

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Résultats

Ce protocole a été réalisé chez 10 rats mâles (poids moyen 398 ± 35 g) dans un contexte de non-survie et l’intervention a été réalisée par un résident en chirurgie de troisième année. Le taux de réussite défini par la survie plus de 20 minutes après la fermeture de la paroi abdominale était de 100 %. La durée moyenne de la préparation, de l’incision cutanée à la fermeture de la peau, était de 18 min 34 s ± 7 min 31 s.

Malheureusemen...

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Discussion

L’IRC est définie par des lésions rénales ou une réduction de la fonction rénale pendant au moins 3 mois, quelle qu’en soit la cause^28,29. Les lésions rénales englobent les anomalies pathologiques du rein natif ou transplanté, identifiées par imagerie, biopsie ou déduites de marqueurs cliniques tels que l’augmentation de l’albuminurie (rapport albumine/créatinine > 30 mg/g ou 3,4 mg/mmol) ou les altérations de...

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matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
atraumatic preparation forceps	Aesculap	FB395R	DE BAKEY ATRAUMATA atraumatic forceps, straight
blunt overholt clamp	Aesculap	BJ012R	BABY-MIXTER preparation and ligature clamp, bent, 180 mm
cannula	BD (Beckton, Dickinson)	301300	BD Microlance 3 cannula 20 G
fixation rods	legefirm	‎500343896	tuning forks used as y-shaped metal fixation rods
heating pad	Royal Gardineer	IP67	Royal Gardineer Heating Pad Size S, 20 Watt
plastic perfusor tube	M. Schilling GmbH	S702NC150	connecting tube COEX 150 cm
polyfilament suture	Covidien	CL-769	Covidien Polysorb Braided Absorbable Suture 2-0 75 cm
preparation scissors	Aesculap	BC177R	JAMESON preparation scissors, bent, fine model, blunt/blunt, 150 mm (6")
sealing hemostat patch	Baxter	1506257	Hemopatch Sealing Hemopatch Baxter 45 x 90 mm
silicone vessel loop tie	SERAG WIESSNER	SL26	silicone vessel loop tie 2.5 mm red
Spraque Dawley rat	Janvier Labs	RN-SD-M	Spraque Dawley rat
steel plate	Maschinenbau Feld GmbH	C010206	Galvanized sheet plate, 40 x 50 cm, thickness 4.0 mm
Yasargil clip	Aesculap	FE795K	YASARGIL Aneurysm Clip System Phynox Temporary (Standard) Clip
Yasargil clip applicator	Aesculap	FE558K	YASARGIL Aneurysm Clip Applicator Phynox (Standard)