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Applications du pléthysmographe du corps entier dans la septicémie

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La septicémie peut entraîner un SDRA, et la PSM, qui est un outil important d'évaluation de la fonction pulmonaire, est souvent utilisée dans les expériences sur les animaux.

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1. Contexte Introduction au sepsis

Le sepsis est une réaction systémique grave déclenchée par une infection bactérienne, mais il peut également être causé par des infections virales, des champignons ou d'autres agents pathogènes. Il peut entraîner un dysfonctionnement des organes, une perfusion insuffisante des tissus et un métabolisme cellulaire anormal. Lorsque la réponse de l'organisme à une infection échappe à tout contrôle et commence à endommager ses propres tissus et organes, une septicémie se produit. Elle peut rapidement évoluer vers une septicémie grave accompagnée d'un dysfonctionnement aigu des organes et même évoluer vers un choc septique, qui se caractérise par une chute importante de la pression artérielle et l'incapacité à maintenir un flux sanguin suffisant vers les organes vitaux, même en cas de réanimation par des fluides. Les sources d'infection les plus courantes sont les infections pulmonaires (telles que la pneumonie), les infections urinaires, les infections intra-abdominales (telles que la perforation de l'appendice), les infections cutanées, etc. Tout type d'infection est susceptible de déclencher une septicémie dans des conditions appropriées.

Le système de pléthysmographie du corps entier (WBP) peut être utilisé pour surveiller la fonction respiratoire d'animaux de laboratoire éveillés, se déplaçant librement, non attachés et non anesthésiés, ainsi que pour détecter l'hyperréactivité des voies respiratoires. Il permet d'éviter les effets de la trachéotomie traumatique et de l'anesthésie. Les animaux peuvent survivre après l'expérience, ce qui en fait une méthode expérimentale idéale pour les études de suivi à long terme. Il permet de tester plusieurs animaux simultanément, ce qui en fait le meilleur choix pour les expériences de dépistage.

Le système WBP peut être utilisé dans la recherche sur la septicémie et est également particulièrement adapté aux études à haut débit telles que le criblage primaire de médicaments, l'analyse pharmacologique et d'efficacité, l'analyse toxicologique, ainsi que les études de suivi à long terme. Les paramètres respiratoires mesurés par ce système, notamment la fréquence respiratoire, le volume courant, le volume ventilatoire minute, le débit expiratoire maximal, le débit inspiratoire maximal, le temps expiratoire, le temps inspiratoire et le rapport du temps du débit expiratoire maximal (Rpef), présentent une corrélation élevée avec les résultats des tests classiques de la fonction pulmonaire.

2. Modèles de septicémie chez la souris couramment utilisés

2.1 Modèle de ligature et de perforation cæcale (CLP) :

Il s'agit de l'un des modèles animaux de septicémie les plus couramment utilisés. Il induit une infection intrapéritonéale par ligature partielle et perforation chirurgicale du cæcum, simulant ainsi la septicémie causée par une infection endogène intra-abdominale chez l'homme. Le modèle CLP est considéré comme proche de la situation clinique du sepsis car il implique un mélange complexe d'agents pathogènes et le développement progressif d'un dysfonctionnement de plusieurs organes.

2.2 Modèle d'injection de lipopolysaccharide (LPS) :

Le LPS est le principal composant de la membrane externe de la paroi cellulaire des bactéries Gram-négatives. L'injection de LPS par voie intraveineuse ou intrapéritonéale peut induire une réponse inflammatoire systémique similaire à celle de la septicémie humaine. Bien que ce modèle soit facile à utiliser, il provoque principalement une réponse inflammatoire aiguë et ne présente pas les caractéristiques typiques de la septicémie en plusieurs étapes.

2.3 Modèle d'inoculation bactérienne :

Injecter des types spécifiques de bactéries vivantes (telles que Escherichia coli, Staphylococcus aureus, etc.) directement dans le corps de l'animal pour induire une infection locale ou systémique, qui évolue ensuite en septicémie. Cette méthode permet d'ajuster la gravité de la maladie en sélectionnant différents types de bactéries et de doses en fonction des besoins.

2.4 Modèle d'instillation intratrachéale :

L'instillation intratrachéale de bactéries ou de leurs produits (tels que le LPS) est utilisée pour simuler une septicémie causée par une infection pulmonaire. Cette méthode est particulièrement adaptée à l'étude du sepsis lié à la pneumonie.

3. Le modèle de syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) associé à la septicémie chez la souris est induit par la méthode de ligature et de perforation cæcale (CLP). Les étapes spécifiques sont les suivantes :

Préparation des animaux expérimentaux : Sélectionner des souris mâles C57BL/6 en bonne santé, âgées de 6 à 8 semaines et pesant 22 ± 2 g.

Traitement anesthésique : Anesthésier les souris avec de l'isoflurane.

Opération chirurgicale : Après l'anesthésie, exposer le cæcum de la souris. Ligaturer le cæcum à environ 1 cm de son extrémité. Ensuite, ponctionner le cæcum à l'aide d'une aiguille de calibre 16 à 0,5 cm de l'extrémité du cæcum. Après avoir effectué les opérations ci-dessus, suturez l'incision couche par couche.

Réanimation postopératoire : Après l'opération, aider les souris à se rétablir en injectant 0,5 ml de solution saline normale stérile préchauffée par voie sous-cutanée sur le dos des souris.

Mise en place du groupe de contrôle : Pour les souris du groupe témoin, le cæcum n'est ni ligaturé ni perforé, et les autres procédures chirurgicales sont identiques à celles du groupe modèle.

Administration du médicament : Immédiatement après l'établissement du modèle, les souris du groupe GL + CLP reçoivent une injection intrapéritonéale d'acide glycyrrhizique (GL, 15mg/kg). Le GL est dissous dans 200 μl de solvant (2% DMSO + 40% peg300 + 5% Tween80 + 53% ddh2O).

Détection de la fonction pulmonaire : Effectuer la détection de la fonction pulmonaire sur le groupe modèle et les souris du groupe témoin 16-20 heures après l'opération.

Prélèvement d'échantillons : Prélever les échantillons nécessaires 24 heures après l'opération.

4. Méthodes d'évaluation de la septicémie

4.1 Observer le taux de survie à 7 jours :

Évaluer en observant et en enregistrant le taux de survie des souris au bout de 7 jours. Le taux de survie des souris du groupe CLP est faible. 80 % d'entre elles survivent au bout de 24 heures, mais seulement 10 % au bout de 7 jours, et il n'y a plus de décès au bout de 72 heures. Le taux de survie à 24 heures du groupe GL+CLP est de 85 %, le taux de survie à 7 jours est de 40 % et il n'y a pas de décès après 42 heures. Le taux de survie est nettement inférieur au niveau normal, ce qui correspond aux caractéristiques du sepsis sévère et au taux de mortalité élevé, et reflète indirectement la réussite de l'établissement du modèle.

4.2 Examen pathologique des tissus pulmonaires :

Effectuer une coloration à l'hématoxyline-éosine (HE) du tissu pulmonaire de la souris, observer les changements pathologiques du tissu pulmonaire et calculer le score de lésion pulmonaire. Par rapport au groupe témoin, le tissu pulmonaire des souris du groupe CLP est gravement endommagé. La structure alvéolaire est détruite, l'interstitium pulmonaire est considérablement épaissi, accompagné de saignements et d'un grand nombre d'infiltrations de cellules inflammatoires, et le score de lésion pulmonaire est considérablement augmenté. Ces caractéristiques pathologiques correspondent au SDRA induit par la septicémie, ce qui indique que le modèle a été établi avec succès.

4.3 Détection du rapport humide/sec (W/D) du tissu pulmonaire et de la concentration de protéines dans le liquide de lavage broncho-alvéolaire (BALF) :

Le rapport W/D du poumon et la concentration de protéines dans le LBA des souris du groupe CLP augmentent de manière significative. Ces deux indicateurs sont des indicateurs importants qui reflètent la détérioration de la barrière alvéolo-capillaire et l'augmentation de la perméabilité du tissu pulmonaire au cours du SDRA. Les changements de ces indicateurs indiquent que les souris modèles présentent des changements pathologiques similaires au SDRA, ce qui confirme la réussite de l'établissement du modèle de septicémie.

4.4 Détection de la formation de pièges extracellulaires à neutrophiles (NET) dans le tissu pulmonaire :

Détecter la teneur en Cit-H3 (un marqueur des NETs) dans le tissu pulmonaire par immunofluorescence. La teneur en Cit-H3 dans le tissu pulmonaire des souris du groupe CLP est plus élevée que celle du groupe témoin, ce qui signifie que la formation de TNE augmente. Étant donné que les NET sont liées à la progression de la septicémie, l'augmentation de leur quantité indique qu'une réponse immunitaire liée à la septicémie s'est produite chez les souris, ce qui est l'une des preuves de la réussite de l'établissement du modèle.

4.5 Détection de l'expression des protéines et des gènes dans les voies de signalisation connexes :

Utiliser le western blot et la PCR quantitative en temps réel pour détecter les niveaux d'expression des protéines et des gènes de HMGB1, TLR9, MyD88 et IL6 dans le tissu pulmonaire respectivement. L'expression de ces molécules dans le groupe CLP augmente de manière significative. Elles sont impliquées dans la régulation de la réponse inflammatoire et la formation de NETs dans la septicémie, et les changements dans leur expression sont cohérents avec le mécanisme pathologique de la septicémie, ce qui confirme l'établissement réussi du modèle.

4.6 Évaluation de la fonction pulmonaire：

La fonction pulmonaire des souris peut être détectée à l'aide du système de pléthysmographie du corps entier mis au point par TaWang Technology. De nombreux indicateurs de la fonction pulmonaire des souris du groupe CLP changent de manière significative par rapport à ceux du groupe témoin. Par exemple, F, Vt et MV, qui reflètent la ventilation alvéolaire, diminuent, indiquant une réduction de la ventilation alvéolaire ; PIF, PEF et Rpef, qui reflètent la force des muscles respiratoires et l'obstruction des petites voies aériennes, diminuent, indiquant l'apparition d'une fatigue respiratoire et d'une limitation du débit d'air ; Ti et Te sont prolongés, indiquant la présence d'une obstruction respiratoire ou d'un œdème pulmonaire ; EF50 augmente et Tr est prolongé, indiquant une augmentation de la résistance des voies aériennes. Ces modifications de la fonction pulmonaire correspondent aux caractéristiques du SDRA induit par la septicémie, ce qui indique que le modèle a été établi avec succès.

5. Tow-Int Tech - Système de pléthysmographie du corps entier, WBP

Le système de pléthysmographie du corps entier (WBP) développé par Tow-Int Tech permet de mesurer les paramètres respiratoires d'animaux éveillés et se déplaçant librement, tels que la fréquence respiratoire, le volume courant et le test d'hyperréactivité des voies respiratoires (AHR). Pendant le test, les animaux peuvent être dans un état d'éveil et de liberté, évitant ainsi les effets de la trachéotomie et de l'anesthésie traumatiques, ce qui rend le processus expérimental plus pratique. Il est utilisé pour l'étude de la réactivité des animaux dans les modèles de système respiratoire aux médicaments et autres substances, ainsi que pour les études pharmacologiques et toxicologiques des médicaments respiratoires. Il est particulièrement adapté aux tests de dépistage primaire rapide d'un grand nombre d'animaux, aux études de suivi à long terme et au dépistage répétitif.

Espèces animales concernées : Souris, jeunes souris, rats, cobayes, lapins, chiens, chats, cochons miniatures, singes et autres animaux.

Il est équipé d'un dispositif d'alimentation et d'abreuvement pour faciliter les expériences à très long terme.

Canaux de mesure : 1-64 canaux.

Fonction de contrôle automatique du flux de biais.

Il peut être configuré avec un système d'administration de médicaments par nébulisation oscillante à haute fréquence.

Il est doté d'une structure spéciale de réduction du bruit, qui permet de réduire efficacement les interférences causées par les changements environnementaux.

Il peut réduire le bruit du débitmètre de polarisation afin d'améliorer le rapport signal/bruit du signal et de réduire le bruit du système.

Il prend en charge la connexion externe d'azote ou d'autres gaz pour réaliser des expériences d'hypoxie.

Il dispose d'un logiciel d'analyse et les données peuvent être enregistrées au format Excel ou TXT.

Le logiciel peut commuter automatiquement jusqu'à quatre canaux de gaz différents et peut être commandé par un contrôleur externe.

Références

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[De Jong R, Nuiten W, Ter Heide A, et al. Adapting Real-Time Lung Function Measurements for SARS-CoV-2 Infection Studies in Syrian Hamsters (Adaptation des mesures de la fonction pulmonaire en temps réel pour l'étude de l'infection par le SRAS-CoV-2 chez les hamsters syriens) [J]. Viruses, 2024, 16(7) : 1022.

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