La force de l’extenseur du genou est un résultat fonctionnel commun évalué dans la recherche clinique. Cependant, les méthodes d’évaluation répétée du muscle extenseur du genou, en particulier la force du quadricep, dans les études sur les rongeurs ont été relativement limitées. Ce protocole non invasif peut être utilisé pour mesurer le couple tétanique maximal isométrique des extenseurs du genou chez la souris et peut être répété longitudinalement.
Nos méthodes soutiennent le développement de modèles précliniques pour améliorer la récupération suite aux blessures ou chez les patients souffrant d’arthrose. Compte tenu de l’ampleur des modèles de rongeurs développés pour étudier les résultats musculo-squelettiques à la suite d’une blessure au genou ou d’arthrose, il existe un besoin d’évaluation non invasive de la force du quadriceps. La démonstration visuelle est essentielle pour l’intégrité des données, car nous montrerons comment placer de manière optimale les électrodes pour stimuler au maximum les extenseurs du genou.
Avant de commencer l’expérience, vérifiez que toutes les machines sont connectées conformément aux spécifications du fabricant. Fixez le moteur à levier musculaire à double charge avec l’appareil d’extension du genou à la plate-forme animale et allumez la pompe à eau à 37 degrés Celsius, puis allumez l’ordinateur, le stimulateur biphasé haute puissance et le système de levier bimode à 2 canaux, et ajoutez de l’isoflurane au vaporisateur à la ligne de remplissage maximale. Pour optimiser le placement de la sonde, dans le logiciel de l’instrument, sélectionnez Préparer l’expérience et configurer le Stim instantané, puis réglez la fréquence d’impulsion sur 125 Hertz, la largeur d’impulsion sur 0,2 mètre par seconde, le nombre d’impulsions sur un, la fréquence de train sur 0,5 Hertz et la durée d’exécution sur 120 secondes.
Ensuite, sélectionnez Fichier et ouvrez Live Data Monitor. Pour effectuer des expériences de fréquence de contraction et de couple, sélectionnez une étude de programme préalable qui comprend les expériences de fréquence de couple de contraction et d’extension du genou appropriées. Sélectionnez la souris expérimentale appropriée ou Ajouter un nouvel animal et fournissez les informations de souris correspondantes à stocker avec les données de couple.
Ensuite, sélectionnez Expérience suivante ou Expérience précédente pour passer du protocole de contraction à la séquence de fréquence de force. Après l’anesthésie, confirmer la sédation par un manque de réponse au réflexe de pédale et placer la souris en position couchée sur une plate-forme chauffée avec sa tête et un cône de nez. Utilisez des tondeuses électriques pour raser les cheveux du membre postérieur droit.
Après avoir nettoyé les poils de la souris et de la plate-forme, serrez fermement le membre postérieur supérieur postérieur au genou. Après le serrage, placez le membre postérieur inférieur dans l’appareil d’extension du genou avec le tibia antérieur touchant légèrement la pièce en plastique réglable, et enroulez le ruban chirurgical autour de la partie inférieure de la pièce en plastique réglable pour fixer la jambe à l’appareil, puis ajustez les boutons sur la plate-forme jusqu’à ce que le genou soit plié à un angle de 60 degrés, et placez un morceau de ruban adhésif sur le torse de la souris pour empêcher les mouvements compensatoires avec une extension maximale du genou. Placez l’électrode par voie sous-cutanée de deux à quatre millimètres proximal au genou directement au-dessus des quadriceps et des muscles extenseurs du genou à environ un à deux millimètres l’un de l’autre.
Pour déterminer le placement optimal de l’électrode, dans le logiciel, sélectionnez Stimulation instantanée et moniteur de données en direct et réglez le courant à 50 milliampères pour les contractions répétées afin de confirmer l’extension comme indiqué par une courbe de contraction négative. Pour obtenir un couple de contraction maximal de l’extension du genou, ajustez les sondes tout en examinant la réponse dans la fenêtre Live Data Monitor. Tout en délivrant des contractions répétées avec une stimulation instantanée, palper les muscles fléchisseurs du genou de la souris avec l’index pour confirmer qu’il n’y a pas d’activation des muscles antagonistes.
Pour une stimulation maximale de l’extenseur du genou, repositionnez les sondes si nécessaire. Lorsque l’emplacement optimal de la sonde a été déterminé, réglez le courant à 50 milliampères et sélectionnez Exécuter l’expérience pour produire une seule contraction. Sélectionnez Analyser les résultats pour afficher la sortie de couple et enregistrer le couple de contraction affiché sous Force maximale avec la ligne de base soustraite.
Répétez l’expérience démontrée jusqu’à ce que le couple de contraction plafonne ou commence à diminuer. Augmenter le courant à 10 à 20 milliampères et enregistrer le couple de contraction pour chaque expérience. Enregistrez le courant le plus bas auquel le couple de contraction le plus élevé est atteint.
Ce courant sera utilisé pour l’expérience de fréquence de force. Pour déterminer l’effet de couple tétanique isométrique maximal, sélectionnez l’expérience de fréquence de couple préprogrammée pour l’extension du genou et réglez la durée du stimulus à 0,35 seconde, les séquences de fréquence à 10, 40, 120, 150, 180 et 200 Hertz et la période de repos entre les impulsions et les contractions à 120 secondes. Ensuite, cliquez sur Exécuter l’expérience et analyser les résultats, puis enregistrez manuellement le couple à chaque fréquence, en vous assurant que le canal Force est inversé car la contraction de l’extenseur du genou produira un couple négatif.
Notez la valeur de force maximale la plus élevée comme le couple tétanique isométrique maximal. À la fin de l’expérience de fréquence de couple, effectuez une contraction de suivi et comparez la contraction de suivi avec la contraction de crête initiale au même courant pour évaluer les dommages ou la fatigue. Lorsque toutes les mesures de couple ont été acquises, retirez doucement les sondes d’électrode et serrez-la du genou et placez la souris dans une cage de récupération sur un coussin chauffant avec surveillance jusqu’à la pleine couchée.
Dans cette analyse représentative, trois secousses isolées ont été introduites à un courant initial de stimulation de 10 Hertz. Une fusion à contraction partielle a été observée à 40 Hertz et le couple tétanique maximal a été atteint à 120 à 180 Hertz. Dans cette expérience, des courbes de fréquence de couple d’extension du genou ont été obtenues pour trois souris au temps zéro et à deux semaines après l’évaluation initiale.
Comme on l’a observé, les valeurs de couple brut et les valeurs de couple brut normalisées au poids corporel de la souris étaient statistiquement similaires aux deux points temporels, confirmant la reproductibilité de l’analyse. Comme illustré dans cette zone sous l’analyse de courbe utilisant des données de couple isométrique normalisées par le poids corporel pour des expériences complètes de fréquence de couple pour quatre souris distinctes, un couple total similaire a été obtenu après des analyses répétées avec les mêmes animaux. Le couple tétanique maximal a également démontré une variabilité minimale chez chaque animal.
Le protocole de couple tétanique de crête d’extenseur de genou est un outil utile pour détecter les différences de force dans plusieurs modèles de souris. Par exemple, dans cette analyse, un contraste frappant entre la force de l’extenseur du genou et une souris de type sauvage non blessée et un modèle murin transgénique d’hypertrophie supraphysiologique peut être observé. En outre, une baisse de près de 50% du couple maximal a été observée chez les animaux de type sauvage sept jours après la transsection chirurgicale du ligament croisé antérieur.
Le placement optimal des électrodes fait partie intégrante de l’obtention de résultats significatifs et reproductibles. La fatigue musculaire extensrice du genou est un indicateur important de la fonction physique, y compris les contractions sous-maximales répétées et les évaluations futures ajouteraient une pertinence translationnelle supplémentaire à cette méthode dans les modèles précliniques. Les études portant sur les mécanismes d’adaptation musculaire utilisent souvent des modèles murins en raison de la simplicité de la modification génétique.
Cette technique offre une méthode non invasive pour mesurer à plusieurs reprises la fonction extensrice in vivo du genou dans ces modèles précliniques.
