Application de l'imagerie par speckle laser à la recherche sur l'accident vasculaire cérébral ischémique

il est important de surveiller le débit sanguin cérébral à l'aide de l'imagerie par speckle laser (LSCI) dans des modèles d'accident vasculaire cérébral ischémique afin de documenter une occlusion soutenue adéquate et de surveiller la reperfusion

Actuellement, les modèles d'ischémie utilisés dans la plupart des recherches ne parviennent pas à provoquer une réduction durable du débit sanguin. Dans certains cas, il est possible qu'une reperfusion spontanée se produise juste après l'occlusion, ce qui entraîne une variabilité de la taille de l'infarctus[1]. Par conséquent, il est important de surveiller le débit sanguin cérébral à l'aide de l'imagerie par speckle laser (LSCI) dans des modèles d'accident vasculaire cérébral ischémique afin de documenter une occlusion soutenue adéquate et de surveiller la reperfusion, ce qui permettra de mieux comprendre le développement du traitement de l'AVC.

Introduction à la recherche sur l'accident vasculaire cérébral ischémique

L'accident vasculaire cérébral (AVC) est une maladie mortelle répandue dans la plupart des pays, l'AVC ischémique étant le type le plus courant. Au cours des 20 dernières années, des progrès considérables ont été réalisés dans les études sur les accidents ischémiques cérébraux, mais de grandes lacunes dans les connaissances sur le traitement des accidents ischémiques cérébraux subsistent. Grâce à la technologie d'imagerie par speckle laser (LSCI), des études précliniques sont réalisées pour faire progresser le développement du traitement de l'AVC ischémique.

Mécanisme de l'imagerie par speckle laser (LSCI)

Le concept fondamental de la LSCI consiste à générer des motifs d'interférence de la lumière réfléchie ou diffusée par une surface éclairante, ce qui produit en retour un effet granulaire, également connu sous le nom de chatoiement laser. Le mouvement du motif de speckle correspond au mouvement d'un objet qui est associé à l'idée de fluctuation du speckle déclenchée par la vitesse du flux sanguin[2]

Dans ce cas, si le flux sanguin est restreint, l'image en temps réel présentera un contraste de speckle très accentué. Au contraire, le motif de speckle apparaîtra plus graduel et plus flou en raison d'un flux sanguin élevé.

Utilisation de l'imagerie par speckle laser dans la recherche sur les accidents ischémiques cérébraux

Comme l'indicateur le plus important de l'accident vasculaire cérébral ischémique est la diminution du débit sanguin cérébral (DSC), la LSCI est adoptée pour surveiller les changements spatio-temporels du DSC après le début de l'accident vasculaire cérébral dans les modèles d'ischémie temporaire. En outre, elle fournit des informations en temps réel à haute résolution spatio-temporelle avant, pendant et immédiatement après l'opération d'ischémie. Cette caractéristique est favorable à la compétitivité de l'article de recherche car elle réduit considérablement la durée de l'expérience, tout en fournissant des données plus significatives pour améliorer la validité de l'expérience.

La plupart des études précliniques sur l'AVC par imagerie par speckle laser se concentrent sur l'ischémie, car l'AVC ischémique focal chez les animaux est généralement induit par une occlusion de l'artère cérébrale moyenne. Les différents modèles d'occlusion de l'artère cérébrale moyenne (MCAO) nécessitent des méthodes chirurgicales différentes. Par exemple, les plus courantes sont la suture et les méthodes emboliques. Le modèle d'occlusion de l'artère cérébrale moyenne par suture intraluminale est l'un des modèles expérimentaux d'ischémie cérébrale focale les plus utilisés pour induire une lésion endothéliale vasculaire qui imite un accident vasculaire cérébral ischémique clinique[3]

Les données quantifiées de haute qualité fournies par LSCI maintiennent la qualité et augmentent le taux de réussite des modèles MCAO. Le modèle n'est considéré comme réussi que si les changements de CBF mesurés sont supérieurs à 70 %. En plus de tester les modèles, LSCI effectue des examens continus sur les conditions post-chirurgicales pour évaluer le taux de récupération et les améliorations de la perfusion.

La configuration du modèle d'ACMO guidée par LSCI, qui peut être modifiée en fonction du retour d'information et de la correction immédiats offerts par la technologie LSCI, peut être réalisée en un mois environ par le débutant qui possède la compétence. Sans l'aide de la technologie LSCI, il faut compter 4 à 6 mois pour réaliser la configuration.

Un cas réussi

Il a toujours été difficile pour les chercheurs d'obtenir un modèle animal réussi d'accident vasculaire cérébral, par exemple, pour créer un volume d'infarctus stable dans le modèle MCAO, en raison des variations de poids des animaux, de l'anatomie vasculaire cérébrale, du matériau de suture, de la profondeur d'insertion des filaments et des opérations chirurgicales.

Jusqu'à présent, la débitmétrie laser doppler (LDF) a été la méthode peropératoire la plus largement utilisée pour vérifier la chute du débit sanguin cérébral (DSC) immédiatement après l'opération. Cependant, en raison de sa grande sensibilité au mouvement et de l'absence de résolution spatiale, le LDF ne peut être utilisé, dans la plupart des cas, que pour une confirmation post-chirurgicale.

La LSCI offre des marqueurs de débit sanguin cérébral (CBF) pour guider l'insertion des sutures pendant l'opération. Ces marqueurs permettent aux chercheurs d'ajuster la profondeur d'insertion des filaments en conséquence pour améliorer la cohérence du volume de l'infarctus et réduire la mortalité. Il existe de nombreux cas réussis qui reposent sur le guidage du LSCI pour améliorer la stabilité du modèle.

Laboratoire des sciences de la vie et de la biomédecine de Westlake

Ce client visait à évaluer l'accident vasculaire cérébral embolique artériel périnatal induit par l'occlusion de l'ACMH en utilisant SIMPLeR (embolic stroke induced by magnetic nanoparticle-coated red blood cells)[4]

Cependant, il restait encore des défis techniques à relever pour un contrôle précis de l'embolie dans les études mécanistes des lésions cérébrales et de leur réparation après un accident ischémique artériel périnatal (AIP). La LSCI a fourni une mesure de la vitesse du flux sanguin en quantifiant l'étendue du flou des mouchetures dynamiques causées par le mouvement des globules rouges dans les vaisseaux.

Comme le confirme notre client, "les méthodes traditionnelles de coupe pathologique et les outils d'évaluation neurologique sont incapables de répondre aux besoins des modèles d'ACMO. En effet, il existe des disparités entre les différents types d'infarctus, même si leurs symptômes cliniques sont similaires. Par rapport aux autres technologies d'imagerie, la LSCI améliore grandement le taux de réussite de l'expérience et permet de collecter un large champ de données de CBF dans l'ensemble du cerveau. "

[1] Kuriakose D, Xiao Z. Pathophysiologie et traitement de l'accident vasculaire cérébral : Present Status and Future Perspectives. Int J Mol Sci. 2020 Oct 15;21(20):7609. doi : 10.3390/ijms21207609. PMID : 33076218 ; PMCID : PMC7589849.

[2] B. David, "Laser Doppler, speckle and related techniques for blood perfusion mapping", Physiological Measurement (2001).

[3] L. Yuan, et L. Hongyang, et L. Hangdao, T. Shanbao, 'Photothrombotic Ischemia : A Minimally Invasive and Reproductible Photochemical Cortical Lesion Model for Mouse Stroke Studies', J Vis Exp (2013)

[4] Contrôle précis de l'accident vasculaire cérébral embolique avec des globules rouges magnétisés chez la souris,Communications Biology volume 5, Article number : 136 (2022), https://www.nature.com/articles/s42003-022-03082-9