Summary
Dans ce protocole, un modèle d’arthrose du genou a été préparé en utilisant la méthode Videman modifiée, et les procédures opératoires et les précautions de l’acupotomie sont détaillées. L’efficacité de l’acupotomie a été démontrée en testant les propriétés mécaniques du quadriceps fémoral et du tendon et les propriétés mécaniques et morphologiques du cartilage.
Abstract
L’arthrose du genou (KOA) est l’une des maladies les plus fréquemment rencontrées dans le service orthopédique, ce qui réduit sérieusement la qualité de vie des personnes atteintes de KOA. Parmi plusieurs facteurs pathogènes, le déséquilibre biomécanique de l’articulation du genou est l’une des principales causes de KOA. L’acupotomologie croit que le rétablissement de l’équilibre mécanique de l’articulation du genou est la clé du traitement de l’AAK. Des études cliniques ont montré que l’acupotomie peut réduire efficacement la douleur et améliorer la mobilité du genou en réduisant l’adhérence, la contracture des tissus mous et les points de concentration de stress dans les muscles et les tendons autour de l’articulation du genou.
Dans ce protocole, nous avons utilisé la méthode de Videman modifiée pour établir un modèle KOA en immobilisant le membre postérieur gauche en position droite. Nous avons décrit en détail le mode opératoire et les précautions liées à l’acupotomie et évalué l’efficacité de l’acupotomie en conjonction avec la théorie de la « modulation des muscles et des tendons pour traiter les troubles osseux » grâce à la détection des propriétés mécaniques du quadriceps fémoral et du tendon, ainsi que de la mécanique et de la morphologie du cartilage. Les résultats montrent que l’acupotomie a un effet protecteur sur le cartilage en ajustant les propriétés mécaniques des tissus mous autour de l’articulation du genou, en améliorant l’environnement de stress cartilagineux et en retardant la dégénérescence du cartilage.
Introduction
L’arthrose du genou est la forme la plus fréquente d’arthrose, souvent reconnue comme une maladie de l’articulation entière caractérisée par une dégénérescence du cartilage articulaire, qui se manifeste cliniquement par une douleur, un gonflement et un mouvement limité des articulations touchées1. Selon des statistiques épidémiologiques récentes, la KOA aurait touché 654,1 millions de personnes âgées de 40 ans ou plus dans le monde en 2020. La prévalence et l’incidence de l’arthrose cutanée augmentent avec l’âge, sont les plus élevées chez les adultes d’âge moyen et plus âgés, et touchent plus de femmes que d’hommes2. La prévalence de l’arthrose de l’alcool et de l’obésité dans le monde est susceptible d’augmenter en raison du vieillissement de la population et de l’épidémie d’obésité, ce qui constitue une menace croissante pour la santé publique mondiale. L’âge, le sexe, l’obésité, les traumatismes et d’autres facteurs de risque complexes associés au KOA ont tous un impact direct sur l’instabilité du genou, faisant d’un déséquilibre biomécanique dans les articulations du genou l’une des principales causes du KOA3.
Dans des conditions physiologiques normales, l’articulation du genou est dans un état d’équilibre mécanique, garantissant que les charges mécaniques dans l’articulation sont uniformément réparties sur le cartilage. Tout déséquilibre mécanique dans l’articulation du genou peut entraîner un stress anormal dans le cartilage, entraînant une dégénérescence du cartilage et l’apparition de KOA4. Le système muscle-tendon est le principal système dynamique qui maintient l’équilibre mécanique de l’articulation du genou. Le mouvement coordonné du système muscle-tendon extenseur et fléchisseur peut répartir uniformément la charge générée par le mouvement sur la surface du cartilage, évitant le déséquilibre métabolique des contraintes cartilagineuses locales au-delà de sa charge physiologique qui entraîne une perte de cartilage5. La diminution de la force musculaire est la principale cause de troubles du mouvement intramusculaire et de lésions cartilagineuses, qui peuvent survenir avant le KOA symptomatique.
Le KOA peut également induire une inhibition musculaire arthrogène (IAM), se manifestant par une faiblesse musculaire et une diminution de la force musculaire autour du genou6. Parmi ces muscles, le groupe du quadriceps fémoral fonctionne comme le seul extenseur du genou, une structure importante dans le maintien de la stabilité de l’articulation du genou. Des études ont montré qu’une diminution de la section transversale du quadriceps et de la force musculaire est significativement et positivement corrélée à la progression du KOA7. Le déclin de la force du quadriceps affecte le modèle de marche, la stabilité du genou, les schémas de mouvement et de nombreuses autres fonctions. De plus, le déclin de la force musculaire altère la fonction tendineuse, se manifestant par une diminution de la rigidité tendineuse, du module d’élasticité et d’autres propriétés biomécaniques8. Dans la réparation à long terme, des changements tels que l’adhérence et la contracture peuvent se produire dans les muscles et les tendons de l’articulation du genou, endommageant leurs propriétés mécaniques, provoquant une instabilité articulaire et formant finalement un cercle vicieux de changements pathologiques de KOA. Il est donc crucial pour le traitement KOA d’améliorer les propriétés mécaniques du système musculo-tendineux et de rétablir l’équilibre mécanique articulaire.
Parmi les causes de KOA, le déséquilibre biomécanique est le principal facteur inducteur de la douleur au genou, du dysfonctionnement, des lésions inflammatoires et de la dégénérescence du cartilage9. Par conséquent, la clé du traitement de l’arthrose est de rétablir l’équilibre biomécanique de l’articulation du genou. L’acupotomologie croit que l’étiologie et la pathogenèse du KOA sont un « déséquilibre mécanique ». Lorsque les caractéristiques mécaniques des tissus mous autour du genou changent anormalement, l’articulation du genou perd son équilibre mécanique et l’environnement de stress mécanique anormal de l’articulation accélère la dégénérescence, provoquant une stimulation inflammatoire pour aggraver encore les adhérences des tissus mous, les contractures et le déclin de la stabilité articulaire. Ce cercle vicieux finit par se transformer en KOA. En relâchant les adhérences et les contractures des tissus mous, ainsi qu’en réduisant la concentration du stress dans les muscles et les tendons, l’acupotomie en conjonction avec la théorie de la « modulation des muscles et des tendons pour traiter les troubles osseux » améliore la mécanique des tissus mous et « module les muscles et les tendons », ce qui équilibre le stress mécanique de l’articulation, soulageant efficacement la dégénérescence du cartilage et « traitant les troubles osseux »10. En termes de sélection de modèles animaux, sur la base de l’objectif de cette étude, nous avons préparé le modèle KOA par la méthode modifiée de Videman d’immobilisation de l’extension des membres postérieurs gauches.
Cet article détaille l’établissement du modèle KOA en utilisant la méthode modifiée de Videman d’immobilisation de l’extension du membre postérieur gauche et la méthode de fonctionnement et les précautions de l’acupotomie. Nous démontrons l’efficacité de l’acupotomie en testant les propriétés mécaniques du quadriceps fémoral et du tendon et en détectant les changements dans le stress et la morphologie du cartilage articulaire.
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Protocol
Toutes les expériences sur les animaux ont été examinées et approuvées par le Comité d’éthique animale de l’Université de médecine chinoise de Pékin (No. BUCM-4-2022010101-1097). Dans ce protocole, 24 lapins néo-zélandais mâles âgés de 6 semaines ont été hébergés dans des conditions spécifiques, à savoir 20-25 °C, 50-60% d’humidité et un cycle circadien de 12 heures de lumière/12 heures d’obscurité, avec un accès libre à un régime alimentaire régulier. Les lapins ont été anesthésiés et sacrifiés en combinant une anesthésie profonde et une embolisation à l’air. La douleur est l’une des caractéristiques pathologiques typiques de l’AOG et est également l’un des indicateurs clés utilisés pour évaluer les modèles animaux de l’AAO et les méthodes d’intervention, de sorte que les analgésiques ne sont pas utilisés lors de la préparation du modèle.
1. Le modèle de lapin KOA
- Anesthésier les lapins avec 3 % de pentobarbital sodique (30 mg/kg) par voie intraveineuse au bord de l’oreille. Pour confirmer le niveau d’anesthésie approprié, recherchez un réflexe cornéen considérablement affaibli ou absent et l’absence de douleur lors du clampage de la peau avec une pince hémostatique. Pendant l’anesthésie, ajoutez 2 à 3 gouttes de lubrifiant dans les yeux des lapins toutes les 15 minutes pour éviter que les yeux des lapins ne se dessèchent.
- Après l’anesthésie, fixez chaque lapin en position couchée, en tirant le membre postérieur gauche en position complètement étendue.
- Fixez le membre postérieur gauche de chaque lapin en position étendue.
- Comme première couche, utilisez du ruban adhésif médical pour couvrir la peau du lapin de l’aine à l’articulation de la cheville.
- En deuxième couche, enroulez du ruban en mousse double face de 36 mm de large sur le ruban médical, puis enroulez un bandage en polymère de l’aine à l’articulation de la cheville. Assurez-vous que l’articulation du genou est droite à 180° et que l’articulation de la cheville est dorsifléchie de 60°.
- En troisième couche, immobilisez les articulations avec de petites attelles à l’avant et à l’arrière des articulations du genou et de la cheville, et enroulez un treillis d’acier autour de la couche la plus externe pour vous protéger contre les morsures. Exposez les orteils des lapins pour observer si la circulation sanguine est normale.
- Immobiliser les animaux pendant 6 semaines pour établir le modèle KOA (Figure 1).
REMARQUE : 1) Pendant la préparation du modèle, inspectez les moules tous les deux jours. Si des moules sont lâches ou détachés, anesthésiez les lapins et immobilisez à nouveau les membres postérieurs gauches dans une position étendue. 2) Posez des tapis de protection au fond des cages pour éviter que les membres des lapins ne se coincent et ne causent des blessures.
2. Intervention d’acupotomie
REMARQUE : Avant le début de l’intervention d’acupotomie, anesthésier les lapins avec du pentobarbital sodique à 3 % (30 mg/kg) par injection intraveineuse sur le bord de l’oreille.
- Déterminez les points de traitement.
- Rasez la fourrure de l’articulation du genou du membre postérieur gauche du lapin.
- Palper l’articulation du genou du lapin, l’insertion du tendon du muscle fémoral médial, l’insertion du tendon fémoral droit, l’insertion du tendon du biceps fémoral et la bourse du pied d’oie. Marquez les indurations pathologiques des muscles locaux avec un marqueur cutané stérile. Désinfectez l’articulation du genou trois fois avec des cycles alternés d’iodophor médical et d’alcool médical à 75 %.
- Opération de l’acupotomie
- Gardez la lame d’acupotomie parallèle au sens de déplacement parallèle au tendon et à l’axe longitudinal du membre.
- Utilisez le pouce de la main gauche pour appuyer sur la peau entrant dans le point de repère et déplacez-vous latéralement de manière à ce que les vaisseaux sanguins et les nerfs soient séparés sur la face ventrale du pouce.
- Avec la poignée d’acupotomie dans la main droite, appuyez rapidement avec une petite force pour que la lame d’acupotomie traverse instantanément la peau. Avancez lentement la lame d’acupotomie jusqu’aux indurations musculaires locales et faites des coupes longitudinales et des oscillations latérales.
- Une fois l’opération d’acupotomie terminée, désinfectez à nouveau l’articulation du genou et appliquez un pansement.
- Effectuez cette opération une fois par semaine pendant 4 semaines (Figure 2).
REMARQUE : 1) S’il n’y a pas d’induration ou de tissu en forme de cordon touché à l’insertion tendineuse du vaste médial, du vaste latéral, du droit fémoral, du biceps fémoral ou de la bourse ansérine, l’aiguille d’acupotomie doit être utilisée pour libérer directement leurs insertions tendineuses. 2) Pendant l’intervention d’acupotomie, n’immobilisez pas les membres postérieurs gauches des lapins du groupe d’acupotomie et du groupe modèle en position d’extension.
3. Module d’élasticité du quadriceps fémoral
REMARQUE : 1) Cette expérience a utilisé l’instrument de diagnostic à ultrasons par élastographie à ondes de cisaillement (SWE) en temps réel pour mesurer le module d’élasticité du quadriceps fémoral in vivo dans chaque groupe de lapins. 2) Le testeur doit être un échographiste expérimenté en détection par ultrasons. Lors de la mesure, la sonde à ultrasons doit être placée doucement sur la surface de la peau du quadriceps pour éviter les tensions musculaires locales. Les mesures doivent être prises lorsque l’animal est dans un état calme, sans lutte ni activité. Si l’animal est actif, attendez qu’il soit calme avant d’effectuer le test.
- Rasez la fourrure pour exposer la peau dans la région des quadriceps de la patte arrière gauche.
- Utilisez l’échographie bidimensionnelle conventionnelle pour localiser le quadriceps musculo-abdominal et déterminer la région d’intérêt (ROI), réglée à une profondeur de 1 à 2 cm.
- Démarrez le mode SWE pour l’inspection.
- Réglez uniformément la zone d’intérêt sur une zone circulaire d’un diamètre de 2 mm et la zone d’intérêt à ~0,5-1 cm de profondeur de la surface de la peau.
- Utilisez l’instrument de diagnostic à ultrasons pour générer une impulsion de force de rayonnement acoustique afin de stimuler le tissu musculaire et d’obtenir une élastographie tissulaire.
- Attendez 2-3 s que l’image se stabilise, puis figez l’image. Activez la fonction Q-BOX de l’instrument pour mesurer le module de Young du muscle quadriceps.
- Attendez que le système calcule automatiquement les valeurs maximales, minimales et moyennes (unité : KPa) du module de retour sur investissement de Young. Sélectionnez trois retours sur investissement à la même profondeur pour trois mesures et prenez la valeur moyenne pour l’analyse statistique.
REMARQUE : Le testeur doit être un échographiste expérimenté en détection par ultrasons. Lors de la mesure, la sonde à ultrasons doit être placée doucement sur la surface de la peau du quadriceps pour éviter les tensions musculaires locales. Les mesures doivent être prises lorsque l’animal est dans un état calme, sans lutte ni activité. Si l’animal est actif, attendez qu’il soit calme avant d’effectuer le test.
4. Mesurer la force de contraction du quadriceps fémoral
REMARQUE : Après la mesure de la force de contraction du quadriceps fémoral, les lapins ont été euthanasiés par embolie gazeuse sous anesthésie.
- Anesthésier les lapins avec du pentobarbital sodique à 3 % (30 mg/kg) par voie intraveineuse au bord de l’oreille. Pour confirmer que le niveau d’anesthésie approprié a été atteint, recherchez un réflexe cornéen considérablement affaibli ou absent et l’absence de douleur lors du clampage de la peau avec une pince hémostatique. Pendant l’anesthésie, ajoutez 2 à 3 gouttes de lubrifiant dans les yeux des lapins toutes les 15 minutes pour éviter que les yeux des lapins ne se dessèchent.
- Exposez les muscles quadriceps et fixez le transducteur de tension.
- Coupez la peau sous la rotule, le long de l’axe longitudinal du membre vers le haut jusqu’à la base de la cuisse, et continuez à couper la peau vers le haut de 3-4 cm. Décollez soigneusement la peau et le fascia et exposez le muscle. Coupez le ligament rotulien et séparez soigneusement le quadriceps de la jonction iliaque, en gardant le quadriceps en relation avec l’iliacium.
- Lister les sutures chirurgicales à la jonction tendineuse entre la rotule et le muscle quadriceps. Étirez le muscle sur toute sa longueur dans son état naturel, puis attachez-le au transducteur de tension. Gardez la ligne de ligature sur le muscle en ligne droite avec la ligne de ligature sur le capteur de force.
- Fixez le capteur de tension au support. Connectez la ligne d’acquisition de signal sur le transducteur de tension au processeur du système d’acquisition de biosignaux.
- Mesurez les performances contractiles du muscle quadriceps.
- Insérez les électrodes parallèlement à l’abdomen du quadriceps et évitez tout contact entre les électrodes.
- Appuyez sur le bouton de l’oscilloscope. Ajustez la position du capteur de force sur le support pour maintenir la ligne de base à zéro. Sélectionnez les paramètres de stimulation du stimulateur avec une largeur d’onde de 5 ms et un retard de 10 ms.
- Utilisez d’abord un seul stimulus et ajustez progressivement l’intensité du stimulus à partir de zéro avec un incrément de 0,1 V à chaque fois. Observez les changements dans la courbe de contraction musculaire et l’amplitude de contraction jusqu’à ce que l’amplitude de contraction unique maximale (Pt) du quadriceps soit déterminée. Enregistrez-le pour les statistiques suivantes.
- Utilisez un stimulus en grappe et utilisez l’amplitude du stimulus qui induit l’amplitude de contraction unique maximale comme base pour stimuler continuellement le muscle et augmenter progressivement la fréquence du stimulus. Observez les changements dans la courbe de contraction musculaire jusqu’à ce que l’amplitude de contraction maximale (Pt) du quadriceps soit déterminée. Enregistrez-le pour les statistiques suivantes.
REMARQUE : 1) Après chaque contraction musculaire, le muscle doit être laissé 30 secondes pour se détendre avec la solution tampon musculaire goutte à goutte en continu sur le muscle. 2) Pendant l’opération, jugez de l’état de l’anesthésie en surveillant le réflexe des paupières, le rythme respiratoire, la relaxation musculaire et la réponse au pincement cutané du lapin.
5. Les performances mécaniques du tendon du quadriceps
- Prétraitement : Le jour du test, mesurez la longueur, la largeur et l’épaisseur du tendon du quadriceps avec un pied à coulisse et installez une pince antidérapante spéciale dans la machine d’essai de fatigue. Répétez le chargement et le déchargement 15x pour le prétraitement.
- Test de relaxation des contraintes : Utilisez le capteur allant de 0 N à 100 N, étirez-le à une vitesse de 5 mm/min jusqu’à ce qu’il atteigne la longueur requise, puis commencez à collecter des données. Réglez le temps d’acquisition des données informatiques à partir de t (0), en collectant des données toutes les 0,1 s, pendant 1 800 s. Après avoir atteint le temps défini, enregistrez les données et les courbes.
- Essai de traction : Utilisez le capteur allant de 0 N à 100 N et étirez-le à une vitesse de 5 mm/min jusqu’à la charge maximale jusqu’à ce que l’éprouvette soit séparée. Après l’essai, calculez le déplacement maximal, la charge ultime et la rigidité de l’éprouvette.
6. Pression de la surface de contact articulaire et pression par unité de surface du cartilage
- Fixez les échantillons de fémur et de tibia des deux côtés en position droite sur le dispositif et effectuez un test de précharge. Mesurez l’amplitude approximative de l’articulation du genou, coupez le papier sensible à la pression dans la même forme et scellez-le avec une pellicule plastique.
- Placez le papier sensible à la pression scellé entre les articulations du tibia et du fémur et effectuez un test de pression sur l’articulation du genou avec une pression de 5 mm/min et une pression maximale de 50 N. Maintenez la pression pendant 2 minutes jusqu’à ce qu’elle atteigne 50 N lorsque le papier sensible à la pression est de couleur stable.
- Après 2 min, retirez le papier sensible à la pression, fixez la surface colorée sur une feuille de papier au format A4 et acquérez des images avec l’échelle mise de côté.
- Téléchargez l’image sur l’ordinateur. Utilisez le logiciel référencé pour la mesure de surface et la mesure multi-segments pour les figures irrégulières. Mesurez la pression à l’intérieur et à l’extérieur des articulations du fémur et du tibia et notez les résultats.
7. Coloration Safranin O/Fast Green du cartilage de l’articulation du genou
- Après la fin de l’intervention d’acupotomie, prélevez les tissus du complexe cartilagineux-osseux sous-chondral et intégrez-les dans de la paraffine. Coupez les blocs de cire de tissu préparés et préparez les lames. Déparaffiniser les lames de tissu préparées avec la solution de déparaffinage ambiante (I) et la solution de déparaffinage ambiante (II) pendant 15 minutes chacune ; puis, trempez-les successivement dans du xylène et de l’éthanol anhydre (1 :1), de l’éthanol anhydre (I), de l’éthanol à 95 %, de l’éthanol à 85 % et de l’éthanol à 75 %, 2 à 5 min à chaque étape ; et enfin, les faire tremper dans de l’eau distillée pendant 15 min.
- Effectuez la coloration.
- Teindre les lames avec la solution Fast Green pendant 1 min. Au cours de ce processus, sortez les lames de la solution et observez-les au microscope jusqu’à ce que le tissu soit coloré en vert foncé.
- Séparation des couleurs : Rincez l’excès de solution Fast Green avec de l’eau ultra-pure. Faites tremper rapidement les lames dans une solution d’acide acétique à 1 % pendant 5 à 10 secondes. Encore une fois, rincez la lame à l’eau ultra-pure.
- Colorer les lames dans une solution de safranine O pendant 10 à 15 minutes jusqu’à ce que le cartilage soit coloré en rouge.
- Déshydratez et clarifiez les tissus, scellez les lames de verre et observez-les au microscope.
- Faites tremper les lames dans de l’éthanol à 75 %, à 85 %, à 95 % d’éthanol et à 100 % d’éthanol pendant 3 à 5 secondes successivement.
- Tremper les lames dans la solution de déparaffinage environnemental (I) et la solution de déparaffinage environnemental (II) pendant 10 minutes successives. Sortez les lames et déposez le milieu résineux neutre sur le devant des lames, en évitant le tissu. Placez le bord du couvre-objet sur la lame, puis posez-le lentement pour couvrir le baume neutre. Retirez l’air et évitez les bulles d’air. Essuyez l’excès de xylène et le baume neutre et laissez-le reposer toute la nuit à température ambiante.
- Observez les lames au microscope et acquérez des images. Pour chaque groupe, sélectionnez six échantillons de cartilage de genou de lapin et sélectionnez au hasard quatre champs d’observation différents pour chaque échantillon à évaluer. Noter l’histologie du cartilage de chaque groupe selon la méthode Mankin (tableau 1).
8. Analyse statistique
- Exprimer les données sous forme de moyenne ±écart-type (
± s). - Effectuer une analyse de variance à un facteur (ANOVA) et le test de LSD pour déterminer la signification statistique des comparaisons de groupes multiples.
- Considérez les différences comme statistiquement significatives lorsque P < 0,05.
± s).Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Résultats expérimentaux des propriétés mécaniques du quadriceps fémoral et du tendon
Pour évaluer l’effet de l’acupotomologie sur les propriétés mécaniques du quadriceps fémoral chez les lapins atteints de KOA, nous avons utilisé respectivement une imagerie par ultrasons élastiques à ondes de cisaillement en temps réel et un transducteur de tension musculaire. Par rapport au groupe témoin, le module de Young du quadriceps fémoral dans le groupe KOA a diminué (P < 0,05). Par rapport au groupe KOA, le module de Young du groupe acupotomie a été augmenté (P < 0,05, Figure 3A). En termes de capacité de contraction du quadriceps fémoral, par rapport au groupe témoin, l’amplitude de contraction simple et l’amplitude de contraction tétanique du quadriceps fémoral ont été significativement diminuées dans le groupe KOA (P < 0,05, P < 0,01). Par rapport au groupe KOA, l’amplitude de contraction simple et l’amplitude de contraction tétanique du quadriceps fémoral dans le groupe acupotomie étaient significativement augmentées (P < 0,05, P < 0,01, Figure 3B,C). Ces résultats montrent que l’acupotomie pourrait améliorer le module de Young et la contractilité musculaire du quadriceps fémoral chez les lapins atteints de KOA.
Pour évaluer l’effet de l’acupotomie sur les propriétés mécaniques du tendon du quadriceps chez les lapins atteints de KOA, nous avons effectué un test de traction et un test de relaxation du stress sur le tendon du quadriceps. En ce qui concerne les caractéristiques de traction du tendon du quadriceps, par rapport au groupe témoin, la charge ultime et le déplacement maximal du tendon du quadriceps dans le groupe KOA ont été significativement réduits (P < 0,01, P < 0,01), tandis que la rigidité du tendon du quadriceps dans le groupe KOA a montré une tendance à la baisse (P > 0,05). Par rapport au groupe KOA, la charge ultime et le déplacement maximal du tendon du quadriceps dans le groupe acupotomie ont été significativement diminués (P < 0,01, P < 0,01), et la rigidité du tendon du quadriceps dans le groupe acupotomie a montré une tendance à la hausse (P > 0,05, Figure 4A-C). En termes de taux de relaxation du stress, par rapport au groupe témoin, le taux de relaxation du tendon du quadriceps dans le groupe KOA a diminué (P < 0,05). Par rapport au groupe KOA, le taux de relaxation du tendon du quadriceps dans le groupe acupotomie a été augmenté (P < 0,05, Figure 4D). Ces résultats montrent que l’acupotomie pourrait améliorer les caractéristiques de traction et de relaxation du tendon du quadriceps chez les lapins atteints de KOA.
Résultats expérimentaux de la pression et de la pression par unité de surface sur la surface de contact du cartilage et la morphologie du cartilage
En ce qui concerne la pression maximale sur la surface de contact du cartilage, par rapport au groupe témoin, il n’y avait pas de différence significative dans la pression maximale sur la surface de contact du cartilage dans le groupe KOA (P > 0,05), mais il y avait une tendance à la baisse. Par rapport au groupe KOA, il n’y avait pas de différence significative dans la pression maximale sur la surface de contact du cartilage dans le groupe acupotomie (P > 0,05), mais il y avait une tendance à la hausse (Figure 5A). En termes de pression par unité de surface de contact cartilagineux, par rapport au groupe témoin, il n’y avait pas de différence significative dans la pression maximale par unité de surface dans le groupe KOA (P > 0,05), mais il y avait une tendance à la baisse. Par rapport au groupe témoin, il n’y avait pas de différence significative dans la pression maximale par unité de surface dans le groupe acupotomie (P > 0,05), mais il y avait une tendance à la hausse (Figure 5B). Ces résultats montrent que l’intervention d’acupotomie avait tendance à augmenter la pression maximale et la pression par unité de surface de contact avec le cartilage, indiquant des effets positifs sur l’environnement de stress cartilagineux.
Pour évaluer l’effet de l’acupotomie sur la morphologie du cartilage, nous avons utilisé la coloration Safranin O-Fast Green. Dans le groupe témoin, la surface du cartilage était lisse ; les chondrocytes de toutes les couches étaient disposés de manière ordonnée et ordonnée ; les chondrocytes superficiels étaient disposés en forme de fuseau ; les couches moyennes et profondes des chondrocytes étaient disposées en colonnes ; la ligne de marée était claire et complète ; et il n’y avait pas de formation de pannus (Figure 6A). Dans le groupe KOA, la surface du cartilage était rugueuse ou il y avait des défauts de pelage ; le nombre de chondrocytes superficiels a été réduit ; la hiérarchie et la disposition des chondrocytes étaient désordonnées ; les chondrocytes de la couche intermédiaire présentaient des signes de déshydratation, de contraction et de nécrose ; un regroupement de chondrocytes a été observé ; les lignes de marée étaient floues ou déformées, une fracture a été observée ; des lignes de marée répétées pouvaient être vues dans certaines zones ; les vaisseaux sanguins peuvent avoir traversé la ligne de marée dans la couche cartilagineuse non calcifiée ; ou il y avait une formation de pannus (figure 6B). Dans le groupe d’acupotomie, la couche superficielle du cartilage était relativement lisse ; la structure des chondrocytes était normale ; La disposition des chondrocytes dans toutes les couches était relativement nette ; la ligne de marée était claire ou parfois, il y avait des lignes de marée répétées ; il n’y avait pas de formation de pannus (figure 6C). En termes de scores morphologiques cartilagineux, par rapport au groupe témoin, le score de Markin cartilagineux du groupe KOA était significativement augmenté (P < 0,01). Par rapport au groupe KOA, le score de Markin du cartilage du groupe acupotomie était significativement réduit (P < 0,01, Figure 6D). Ces résultats montrent que l’intégrité du cartilage des lapins atteints de KOA était endommagée et qu’une intervention d’acupotomie pourrait retarder la dégénérescence du cartilage et avoir un effet protecteur sur le cartilage.
Figure 1 : Méthode de Videman modifiée pour établir un modèle d’arthrose du genou. (A) Matériel requis pour l’établissement du modèle KOA. (B) Utilisez du ruban adhésif médical sensible à la pression pour couvrir la patte arrière gauche des lapins. (C) Enroulez des bandages en polymère autour de la patte arrière gauche des lapins. (D, E) Utilisez des attelles pour immobiliser les articulations du genou et de la cheville du lapin. (F) Enroulez le treillis métallique pour empêcher les lapins de ronger. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Méthode d’intervention d’acupotomie. (A) Préparation de la peau au niveau de l’articulation du genou du membre postérieur gauche d’un lapin. (B) Sélectionnez les points d’insertion et utilisez un marqueur cutané chirurgical pour marquer les positions. (C) Utilisez de l’iodophore médical pour désinfecter. (D) Pressuriser et séparer pour éviter les nerfs et les vaisseaux sanguins. (E) Percer l’acupotomie et opérer. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Propriétés mécaniques du quadriceps fémoral. (A) Analyse du module de Young du quadriceps fémoral ; (B) analyse de l’amplitude de contraction unique du quadriceps fémoral ; (C) analyse de l’amplitude de contraction tétanique du quadriceps fémoral. Les valeurs sont des moyennes ± écart-type. N = 6 par groupe. Par rapport au groupe témoin correspondant : *P < 0,05 et **P < 0,01 ; par rapport au groupe de modèles correspondant : #P < 0,05 et ##P < 0,01. Abréviation : KOA = arthrose du genou. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Propriétés mécaniques du tendon du quadriceps. (A) Analyse de la charge ultime du tendon du quadriceps ; (B) analyse du déplacement maximal du tendon du quadriceps ; (C) analyse de la rigidité du tendon du quadriceps ; (D) relaxation du stress du tendon du quadriceps. Les valeurs sont des moyennes ± écart-type. N = 6 par groupe. Par rapport au groupe témoin correspondant : *P < 0,05 et **P < 0,01 ; par rapport au groupe de modèles correspondant : #P < 0,05 et ##P < 0,01. Abréviation : KOA = arthrose du genou. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : Pression sur la surface de contact du cartilage. (A) Analyse de la pression maximale sur la surface de contact du cartilage ; (B) analyse de la pression par unité de surface de la surface de contact du cartilage. Les valeurs sont des moyennes ± écart-type. N = 6 par groupe. Abréviation : KOA = arthrose du genou. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 6 : Coloration du cartilage avec le vert Safranin O-Fast et le score markin du cartilage. (A) groupe témoin, (B) groupe modèle, (C) groupe acupotomie, (D) analyse du score markin du cartilage. Les valeurs sont des moyennes ± écart-type. N = 6 par groupe. Par rapport au groupe témoin correspondant : **P < 0,01 ; par rapport au groupe de modèles correspondant : ##P < 0,01. Barres d’échelle = 50 μm (A-C). Abréviation : KOA = arthrose du genou. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
| Je. Structure | III. Coloration | ||
| un. Normal | 0 | un. Normal | 0 |
| b. Irrégularités de surface | 1 | b. Légère réduction | 1 |
| c. Pannus et irrégularités de surface | 2 | c. Réduction modérée | 2 |
| d. Fentes vers la zone de transition | 3 | d. Réduction sévère | 3 |
| e. Fentes à la zone radiale | 4 | e. Aucun colorant noté | 4 |
| f. Fentes à la zone calcifiée | 5 | ||
| g. Désorganisation complète | 6 | ||
| II. Cellules | IV. Intégrité des marées | ||
| un. Normal | 0 | un. Intact | 0 |
| b. Hypercellularité diffuse | 1 | b. Traversé par des vaisseaux sanguins | 1 |
| c.Clonage | 2 | ||
| d. Hypocellularité | 3 | ||
Tableau 1 : Score de Mankin modifié.
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Discussion
Un modèle animal approprié est l’un des facteurs clés pour atteindre les objectifs expérimentaux et clarifier une question scientifique spécifique. Cette étude était basée sur les théories du « Zongjin contrôlant les os et lubrifiant les articulations » et du « déséquilibre mécanique » en acupotomologie, visant à expliquer la connotation scientifique derrière le traitement du KOA en « modulant les muscles et les tendons pour traiter les troubles osseux » dans la thérapie par acupotomie. En d’autres termes, l’acupotomie améliore l’environnement mécanique anormal du cartilage en régulant les caractéristiques mécaniques des tissus mous autour du genou pour retarder la dégénérescence et protéger le cartilage. Les modèles animaux KOA sont généralement classés en deux catégories : les modèles spontanés et les modèles induits. Les modèles KOA spontanés sont moins utilisés en raison de la durée relativement longue de la modélisation et des limites plus importantes. Les modèles KOA induits peuvent être établis par des approches chirurgicales (par exemple, méthode Hulth modifiée, méniscectomie, rupture du ligament croisé antérieur, injection intra-articulaire et immobilisation articulaire). Des méthodes chirurgicales, notamment la coupe du ligament collatéral médial, du ligament croisé antérieur, l’ablation du ménisque médial et d’autres structures, sont utilisées pour déstabiliser l’articulation du genou, ce qui entraînera un déséquilibre mécanique interne et une friction directe entre les surfaces articulaires, induisant ainsi KOA11. Ce type de modèle est plus adapté à l’étude de l’arthrite traumatique. L’injection intra-articulaire délivre un médicament dans la cavité articulaire du genou pour induire une inflammation, des troubles métaboliques des chondrocytes et des réactions toxiques des chondrocytes dans la cavité articulaire, développant ainsi le KOA tout en ayant peu d’effet sur le stress articulaire12. L’immobilisation articulaire développe et exacerbe la dégénérescence du cartilage articulaire en limitant le mouvement de l’articulation du genou provoquant une atrophie des muscles et des ligaments autour du genou, entraînant des changements dans le stress articulaire, établissant ainsi un modèle KOA12.
La méthode Videman modifiée est une méthode d’immobilisation articulaire, qui est plus conforme au processus pathologique de KOA causé par la faiblesse des muscles du genou humain, comme on le voit dans l’atrophie désuète des muscles et des ligaments du genou en immobilisant le genou dans une position trop étendue, entraînant des changements dans le stress articulaire et une dégénérescence du cartilage. Par rapport aux méthodes chirurgicales qui provoquent une instabilité articulaire entraînant une KOA, la méthode Videman modifiée est plus conforme à la pathogenèse naturelle de la KOA dans laquelle la lésion tendineuse est la première phase, suivie de la maladie tendineuse et osseuse ; Il est donc plus approprié pour cette étude13. Comme l’effet de l’acupotomie dans le traitement de la KOA à un stade précoce ou moyen est plus évident, le temps de moulage est de 6 semaines, ce qui est cohérent avec les changements pathologiques de la KOA à un stade moyen. Dans le processus d’induction du modèle, un freinage prolongé en surextension peut entraîner une atrophie des muscles autour de l’articulation du genou, et l’inconfort dans le membre postérieur gauche amène souvent les lapins à ronger les appareils du modèle. Comme les appareils du modèle peuvent être desserrés, il est nécessaire de vérifier régulièrement l’étanchéité de l’appareil de type lapin et de le renforcer à temps. De plus, il est nécessaire de toujours faire attention à l’apport sanguin des membres du lapin, à l’enflure, aux lésions cutanées et aux symptômes du tube digestif, et de retirer les appareils modèles si nécessaire. Étant donné que les lapins sont en état d’anesthésie pendant ce processus, il est nécessaire de garder les lapins au chaud et de faire attention à l’état des lapins en temps réel jusqu’à ce que les lapins se réveillent.
L’acupotomie implique une fonction de scalpel en plus de l’aiguille d’acupuncture existante, utilisant le concept d’acupuncture pour pénétrer dans le corps, avec des effets de coupure et de séparation supérieurs à une aiguille d’acupuncture tout en apportant beaucoup moins de traumatisme au corps humain qu’un scalpel14. L’acupotomologie pense que la cause profonde de l’AOG est le déséquilibre mécanique dû aux lésions des tissus mous autour de l’articulation du genou. Par conséquent, la clé du traitement de l’arthrose par acupotomie est de rétablir l’équilibre mécanique de l’articulation du genou. En ce qui concerne la sélection des points de traitement, d’une part, l’acupotomie est basée sur la théorie des méridiens et des tendons et prend la localité douloureuse comme point d’acupuncture. D’autre part, l’acupotomie est guidée par l’anatomie et la biomécanique modernes et croit que les lésions des tissus mous autour de l’articulation du genou provoquent une adhérence et une contraction, ce qui détruit l’équilibre mécanique de l’articulation du genou et produit des points de stress élevés dans l’articulation. Par conséquent, l’adhérence tissulaire, la contraction et les points de contrainte élevés sont souvent considérés comme des points de traitement15,16.
L’analyse biomécanique des tissus mous montre que les points d’attache des tendons et des os sont principalement là où les contraintes des tissus mous sont concentrées, également appelées concentration de contrainte, et où les produits pathologiques tels que les adhérences, les contractures et les nodules en forme de moelle sont facilement produits17. De plus, la pratique clinique a prouvé que les points sensibles trouvés par la palpation chevauchent souvent les points d’attache des tendons et des os. Par conséquent, cette étude a choisi l’insertion tendineuse du vaste médial, du vaste latéral, du droit fémoral, du biceps fémoral et de la bourse ansérine. Bien que l’acupotomie cause moins de traumatismes aux tissus, elle reste une méthode d’intervention invasive. Pendant l’intervention, il est nécessaire de suivre strictement la procédure en quatre étapes de l’acupotomie : localisation, direction, pressing-relâchement et ponction. De plus, les utilisateurs doivent faire attention au degré de relaxation et à la fréquence de traitement de chaque intervention. Il est conseillé de libérer chaque point de traitement 2 à 3 fois une fois par semaine pour éviter des dommages excessifs aux tissus. Une fois l’intervention d’acupotomie terminée, l’articulation du genou de la patte postérieure gauche du lapin est à nouveau désinfectée et des pansements sont appliqués au point d’entrée de l’acupotomie.
Des articulations du genou stables sont une condition préalable au maintien de l’équilibre mécanique et à l’exécution de mouvements physiologiques normaux18. Les muscles et les tendons - facteurs importants dans le maintien de la stabilité de l’articulation du genou - sont des structures tissulaires viscoélastiques qui déterminent les différentes propriétés mécaniques des muscles en contraction et en traction passive, qui sont des composants importants des propriétés mécaniques des muscles et assurent la fonction motrice normale des muscles. Le module d’élasticité, indicateur des propriétés mécaniques des tissus mous, est positivement corrélé avec les changements dans la fonction mécanique du quadriceps fémoral19. Physiologiquement, la contraction des muscles squelettiques comprend deux formes : la contraction simple et la contraction tétanique. Le premier est l’unité de base de l’activité musculaire, tandis que le second produit principalement un mouvement fluide des muscles squelettiques. Par conséquent, l’amplitude maximale de la contraction simple et tétanique est couramment utilisée pour évaluer la fonction contractile musculaire.
L’atrophie des muscles squelettiques entraîne une réduction de la contraction tétanique et une contraction volontaire maximale, indiquant une diminution de la capacité contractile musculaire20. Le déclin de la force musculaire peut endommager la fonction des tendons, se manifestant par une diminution de la viscoélasticité des tendons et une diminution de la capacité des tendons à résister à la déformation8. Dans des conditions pathologiques, la relaxation des contraintes et les propriétés de traction des tendons peuvent diminuer, entraînant une perte d’équilibre de l’articulation du genou et accélérant le développement de KOA. Par conséquent, dans cette étude, le module d’élasticité, l’amplitude de la contraction simple, l’amplitude de la contraction tétanique du quadriceps, les caractéristiques de traction du tendon du quadriceps telles que la charge ultime, le déplacement maximal, la rigidité, ainsi que la relaxation sous contrainte du tendon du quadriceps ont été sélectionnés pour évaluer l’effet de l’acupotomie sur les propriétés mécaniques du quadriceps. Le test de contrainte et de pression de la zone d’appui du cartilage et la coloration Safranin O/Fast Green du cartilage de l’articulation du genou ont été utilisés pour évaluer si le traitement par acupotomie améliorait les propriétés mécaniques du quadriceps fémoral et exerçait un effet protecteur sur le cartilage. Les résultats expérimentaux montrent que l’acupotomie combinée à la théorie de la « modulation des muscles et des tendons pour traiter les troubles osseux » peut améliorer l’environnement de stress du cartilage, retarder la dégénérescence du cartilage et avoir un effet protecteur sur le cartilage en modulant les propriétés mécaniques des muscles et des tendons des quadriceps.
Il y a certaines limites à cette expérience. D’une part, nous n’avons pas évalué le désalignement du genou et son effet sur les déséquilibres biomécaniques du genou. D’autre part, cette étude a choisi la méthode modifiée de Videman d’immobilisation de l’extension des membres postérieurs gauches pour la modélisation KOA afin d’élucider le rôle de l’acupotomie dans le retard de la dégénérescence du cartilage en modulant les propriétés mécaniques des tissus mous autour du genou. Cependant, le rôle de l’acupotomie dans l’arthrose du genou causée par des facteurs traumatiques, tels que les déchirures ligamentaires et méniscales, n’a pas été étudié. De plus, l’intervention d’acupotomie est une sorte de chirurgie fermée et mini-invasive. Dans cette étude, les interventions de palpation et d’acupotomie ont été effectuées sans exposer le tissu malade dans des conditions de vision non directe. Pour réduire l’impact des facteurs subjectifs sur les résultats expérimentaux, la palpation et l’acupotomie ont été effectuées par le même personnel. Ainsi, bien qu’il y ait certaines limites, elles n’affectent pas la fiabilité des conclusions de cette étude.
En résumé, cet article décrit en détail l’induction du modèle KOA avec la méthode Videman modifiée (immobilisation de l’extension des membres postérieurs gauches) et l’intervention d’acupotomie. Il montre également l’analyse du mécanisme de traitement de l’acupotomie pour KOA à travers des expériences sur le module d’élasticité et la fonction contractile du quadriceps, les caractéristiques mécaniques du tendon du quadriceps, la force et la pression de la zone d’appui du cartilage articulaire et la coloration Safranin O/Fast Green du cartilage de l’articulation du genou. L’étude du mécanisme de l’acupotomie pour améliorer les propriétés biomécaniques des tissus mous peut fournir de nouvelles informations sur le traitement des KOA et d’autres blessures systémiques liées au sport.
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Disclosures
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Acknowledgments
Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 82074523,82104996).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acupotomy | Beijing Zhuoyue Huayou Medical Devices Co., Ltd. | 0.4 x 40 mm | |
| Connect Cast Orthopedic Casting Tape | Suzhou Connect Medical Technology Co.,Ltd. | KCP06 | 15.0 cm x 360 cm |
| Double-sided Foam Tape | Deli Group Co.,Ltd. | NO.30416 | 36 mm x 5 yard x 2.5 mm |
| Environmental Dewaxing Solution | Wuhan Servicebio Technology Co.,Ltd. | G1128 | |
| Ethanol absolute | Beijing Hengkangda Medicine Co., Ltd. | ||
| Fast Green solution | Wuhan Servicebio Technology Co.,Ltd. | G1031 | |
| Fast grenn FCF | Sigma,America | 2353-45-9 | |
| Fatigue testing machine | BOSE, America | Bose Electro Force 3300 | |
| Four-channel physiological recorder | Chengdu Instrumeny Frctory | RM-6420 | |
| FPD-305E | Fuji, Japan | ||
| FPD-306E | Fuji, Japan | ||
| Hematoxylin solution | Wuhan Servicebio Technology Co.,Ltd. | G1005 | |
| Medical iodophor disinfectant | Shan Dong Lircon Medical Technology Co., Ltd. | ||
| Medical Tape | Shandong Rongjian Sanitary Products Co., Ltd. | 200402 | 1.5 x 500 cm |
| Muscle tension transducer | Chengdu Instrumeny Frctory | JH-2204005, 50 g | |
| Prescale | Fuji, Japan | ||
| Real-time SWE ultrasound diagnostic instrument | SuperSonic Imagine SA,France | SuperSonic Imagine AixPlorer | |
| Rhamsan gum | Wuhan Servicebio Technology Co.,Ltd. | WG10004160 | |
| Safranine O | Sigma,America | 477-73-6 | |
| Safranine O solution | Wuhan Servicebio Technology Co.,Ltd. | G1015 | |
| Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) | IBM, America |
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