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【Nature Sub-journal】Tow-Int's WBP and Laser Speckle Contrast Imaging System Help Decipher Brain Injury Mechanisms (en anglais seulement)

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Mécanisme de lésion cérébrale révélé - Tow-Int Tech soutient une étude en Caroline du Nord

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Résumé

Une étude historique menée par l'Institut de la colonne vertébrale de l'hôpital Longhua de l'Université de médecine traditionnelle chinoise de Shanghai a récemment été officiellement publiée dans la prestigieuse revue internationale Nature Communications (IF : 15.7). La recherche, intitulée "Brain-cervical lymph node crosstalk contributes to brain injury induced by subarachnoid hemorrhage in mice", a été menée par une équipe sous la direction des auteurs correspondants, le chercheur Qianqian Liang et le professeur Yongjun Wang, avec le chercheur assistant Jinman Chen en tant que premier auteur.

Cette étude fournit une explication mécaniste approfondie de la manière dont les érythrocytes extravasés dans le liquide céphalorachidien à la suite d'une hémorragie sous-arachnoïdienne sont drainés par les vaisseaux lymphatiques méningés vers les ganglions lymphatiques cervicaux, où ils sont engloutis et dégradés par les cellules endothéliales lymphatiques médullaires, déclenchant une neuroinflammation par l'intermédiaire de la protéase lysosomale Cathepsin S. Notamment, dans cette recherche exploratoire de classe mondiale, le système d'imagerie de contraste par chatoiement laser (LSCI) et le système de pléthysmographie du corps entier (WBP) de Tow-Int Technology ont fourni un soutien technique indispensable à l'exécution réussie et à la validation des données de l'étude.

Contexte de la recherche

L'hémorragie sous-arachnoïdienne (HSA) est un accident vasculaire cérébral dévastateur dont les taux de mortalité et d'invalidité sont élevés. Sa progression pathologique ne découle pas seulement de l'atteinte physique initiale de l'hémorragie, mais est également étroitement liée aux lésions cérébrales précoces et à l'ischémie cérébrale retardée qui s'ensuivent. Des études récentes ont montré que les vaisseaux lymphatiques méningés servent de connexion anatomique entre le système nerveux central (SNC) et le système immunitaire périphérique, drainant les antigènes du SNC vers les ganglions lymphatiques cervicaux (CLN) et déclenchant des réponses immunitaires spécifiques. Cependant, la manière dont les ganglions lymphatiques cervicaux participent à l'immunopathologie des lésions cérébrales après une hémorragie cérébrale aiguë et les mécanismes cellulaires et moléculaires précis impliqués n'ont pas encore été élucidés.

Principaux résultats et aperçus mécanistiques

Cette étude a systématiquement disséqué la voie de cet axe immunitaire en intégrant de multiples modèles expérimentaux et approches techniques :

2.1 L'excision des ganglions lymphatiques valide l'importance fonctionnelle :
Les chercheurs ont procédé à l'ablation chirurgicale des ganglions lymphatiques mandibulaires (une composante majeure des ganglions lymphatiques cervicaux superficiels) chez la souris. Ils ont constaté que dans deux modèles différents d'HSA (perforation endovasculaire et injection de sang autologue), le groupe ayant subi l'excision des ganglions lymphatiques présentait des améliorations significatives des scores de la fonction neurologique (scores de Garcia modifiés), une réduction de la teneur en eau du cerveau, une diminution de l'infiltration des neutrophiles du sang périphérique (CD11b+Ly6G+) et un nombre plus faible de neurones apoptotiques TUNEL+ dans le cortex cérébral. Ces résultats ont confirmé le rôle promoteur des CLN dans la pathologie de l'HSA.

2.2 Les cellules endothéliales lymphatiques (CEL) médient l'élimination des érythrocytes :
La coloration par immunofluorescence a révélé que de 4 à 24 heures après l'HSA, les érythrocytes extravasés (TER-119+) se colocalisaient avec les CEL LYVE-1+ au sein des CLN, passant d'une morphologie intacte à une morphologie dégradée au fil du temps. Des expériences de co-culture in vitro ont confirmé que les érythrocytes marqués au CFSE étaient internalisés par les LEC. Notamment, par rapport aux macrophages (CD169+) dans les zones périphériques des LN, les LEC ont joué un rôle dominant dans la phase précoce de la phagocytose des érythrocytes.

2.3 Le séquençage unicellulaire identifie la molécule clé CTSS :
L'analyse par séquençage de l'ARN unicellulaire (scRNA-seq) des CLN après une HSA a montré que les gènes différentiellement exprimés dans les LEC médullaires étaient significativement enrichis dans la voie des lysosomes. Parmi ceux-ci, l'expression du gène Ctss, qui code pour la cathepsine S (CTSS), était nettement régulée à la hausse. Le séquençage de l'ARN en vrac et la validation par qPCR in vitro ont confirmé que la co-culture avec des érythrocytes induisait une régulation à la hausse des transcrits Ctss, ainsi que de ceux de diverses cytokines pro-inflammatoires (par exemple, Tnf-α, *Il-1β*, Ccl2), dans les cellules épithéliales pulmonaires.

2.4 Les interventions génétiques et pharmacologiques valident la cible :
Pour clarifier la fonction du CTSS dérivé des CEL, l'étude a construit un modèle de souris Prox1-creER² ; Ctssflox/flox. Après induction par le tamoxifène, l'inactivation de Ctss spécifique aux LEC a retardé de manière significative le taux de dégradation des érythrocytes extravasés dans les CLN et a amélioré efficacement les déficits neurologiques et la neuroinflammation induits par l'hémorragie cérébrale. De même, l'administration systémique de la petite molécule LY3000328, inhibiteur de CTSS, a également produit des effets neuroprotecteurs cohérents.

Soutien technique grâce à l'équipement professionnel de Tow-Int pour les expériences clés

Dans plusieurs phases critiques de l'étude mécaniste, l'équipe de recherche s'est appuyée sur l'équipement de surveillance physiologique de haute précision de Tow-Int pour obtenir des données fiables et éliminer les facteurs de confusion potentiels.

3.1 Application du système d'imagerie de contraste par chatoiement laser (LSCI) de Tow-Int à l'analyse hémodynamique cérébrale :

Besoin scientifique : Pour exclure la possibilité que les effets neuroprotecteurs de la délétion de Ctss ou de l'inhibition pharmacologique soient médiés par des altérations de l'autorégulation du débit sanguin cérébral (DSC), une quantification précise du DSC après une HSA était nécessaire.

Mise en œuvre technique : Cette étude a utilisé le système LSCI de Tow-Int pour réaliser une imagerie de perfusion non invasive plein champ du cortex cérébral de souris avant l'induction de l'HSA (ligne de base), et 15 minutes et 24 heures après l'opération.

(b) Le flux sanguin cérébral (CBF) détecté par le système d'imagerie du flux sanguin par speckle laser avant l'HSA, 15 minutes et 24 heures après l'HSA chez les souris Prox1-CreER T2 /Ctss f/f et Ctss f/f.

Contribution aux données et soutien à la conclusion : Les données obtenues à partir du système ont montré que si tous les groupes présentaient la forte diminution attendue du CBF après l'HSA, il n'y avait pas de différence statistiquement significative dans le débit sanguin cérébral relatif (rCBF) à n'importe quel moment entre les groupes knock-out/inhibiteurs de Ctss et les groupes témoins. Ces données essentielles ont démontré que la neuroprotection médiée par le CTSS était indépendante des modifications de l'hémodynamique cérébrale, ce qui a permis de concentrer le mécanisme sur la voie de régulation immunitaire.

3.2 Application du système de pléthysmographie du corps entier (WBP) de Tow-Int à la surveillance de la fonction respiratoire :
Le blocage de la sortie synaptique dans le SP5C des souris Nrxn123 cTKO a significativement réduit la toux induite par le NH₃. L'inhibition chimiogénétique des neurones SP5C a fortement supprimé les réponses à la toux, alors que les témoins n'ont pas été affectés.

Besoin scientifique : Dans les expériences pharmacologiques, il était nécessaire de confirmer que l'inhibiteur du CTSS LY3000328 ne supprimait pas les signes vitaux de base, en particulier la fonction respiratoire, chez les souris, afin de s'assurer que les améliorations neurologiques observées n'étaient pas la conséquence d'effets secondaires du médicament.

Mise en œuvre technique : L'étude a utilisé le système Tow-Int WBP pour effectuer une surveillance non invasive à long terme de la fréquence respiratoire chez des souris se déplaçant librement dans un environnement calme.

Contribution aux données et appui aux conclusions : Les données relatives à la fréquence respiratoire enregistrées par le système WBP n'ont révélé aucune différence significative entre le groupe inhibiteur et le groupe témoin. Ce résultat exclut la possibilité que l'hypoxie induite par la dépression respiratoire ait perturbé les évaluations fonctionnelles neurologiques, fournissant des preuves physiologiques cruciales de l'innocuité de l'inhibiteur du CTSS et renforçant la rigueur des conclusions de l'étude.

Conclusion de l'étude

Tow-Int Technology s'engage à fournir aux scientifiques du monde entier des solutions exceptionnelles pour la recherche sur les fonctions physiologiques, favorisant ainsi les découvertes innovantes.

【Reference】

[1] Chen J, Wang J, Zheng W, et al. La diaphonie cerveau-ganglions lymphatiques cervicaux contribue à la lésion cérébrale induite par l'hémorragie sous-arachnoïdienne chez la souris[J]. Nature Communications, 2025, 16(1) : 8551.