Implantation d’une électrode dans le noyau sous-thalamique d’un rat

Résumé

Source : Fluri, F., et al., Implantation guidée par microélectrodes dans le noyau sous-thalamique de rats pour une stimulation cérébrale profonde à long terme. J. Vis. Exp. (2015)

La vidéo montre une procédure d’implantation d’une électrode dans le noyau sous-thalamique d’un rat pour délivrer des stimuli électriques.

Protocole

Toutes les procédures impliquant des modèles animaux ont été examinées par le comité institutionnel local de protection des animaux et le comité d’examen vétérinaire JoVE.

1. Anesthésie

1. Vérifiez le système d’anesthésie pour assurer un apport adéquat en gaz (oxygène) et en isoflurane pendant toute la durée de l’intervention. Connectez le cône de nez avec la barre d’incisive de l’instrument stéréotaxique et réglez la barre d’incisive à -3,3 mm.
2. Allumez le gaz d’alimentation (2 L/min). Placez le rat dans une boîte et scellez le dessus. Allumez le vaporisateur d’isoflurane à 3,5
 %.
3. Lorsque le rat est couché, commutez le système de manière à ce que le gaz anesthésique s’écoule vers le cône nasal, qui est fixé à la barre incisive.
4. Retirez le rat de la chambre de la boîte et rasez la zone entre les oreilles et les yeux ; à l’aide d’un coton-tige imbibé de Jodosept PVP, tamponnez la zone rasée pour enlever tout poil lâche.
5. Positionnez le rat dans le cône nasal (Figure 1) et poursuivez l’anesthésie avec de l’isoflurane à 2,5 % dans de l’O2 (1 L/min). Vérifiez le niveau d’anesthésie en pinçant la zone interdigitale. Si le rat est anesthésié adéquatement, les réflexes défensifs (c’est-à-dire le retrait du pied) sont abolis.
6. Surveillez la respiration et la réponse à la stimulation pendant la procédure et ajustez le vaporisateur au besoin.
7. Appliquez une pommade vétérinaire sur les yeux pour prévenir la sécheresse sous anesthésie. Un système de chauffage contrôlé par rétroaction surveille et maintient la température corporelle à 37 ± 0,5 °C.

2. Chirurgie

1. Gardez le champ opératoire stérile pendant toute la durée de l’opération. Une fois que les mains du chirurgien et le champ opératoire sont stériles, ne bougez qu’avec précaution et n’oubliez pas de ne pas briser la stérilité. Cela comprend la présence d’un champ stérile (p. ex., des champs étanches stériles) sur lequel on peut poser des instruments.
2. Injectez 0,2 ml de mépivacaïne par voie sous-cutanée au centre de la zone rasée. La mépivacaïne est un anesthésique local dont la durée d’action peut aller jusqu’à 3 heures. Il anesthésiera davantage la zone chirurgicale.
3. À l’aide d’un scalpel, faites une incision médiane commençant entre les oreilles et s’étendant vers 2 cm. Assurez-vous que le périoste (membrane brillante sous la peau) est également incisé. Exposez le crâne à l’aide de quatre pinces (Figure 2).
4. À l’aide d’un coton-tige, retirez délicatement le périoste jusqu’à ce que les sutures coronaires et sagittales soient exposées ; par la suite, arrêtez le sang avec un coton-tige.
5. Déterminez les coordonnées du bregma à l’aide d’une aiguille fixée sur un porte-sonde, puis marquez la pointe de l’aiguille avec un feutre noir. À l’aide des vis d’entraînement antérieure/postérieure (AP), médiane/latérale (ML) et dorso-ventrale (DV), positionnez la pointe de l’aiguille directement sur le bregma.
6. Prenez les lectures des échelles de vernier AP et ML : soustrayez 3,6 mm de la lecture AP et 2,5 mm de la lecture ML pour l’implantation de l’électrode dans le STN droit, ou ajoutez 2,5 mm pour l’implantation de l’électrode dans le STN gauche. Cette position sera marquée par la teinture du feutre après avoir abaissé la pointe de l’aiguille à la surface du crâne.
7. Fixez la perceuse dentaire sur le grand support de sonde de l’instrument stéréotaxique. Déplacez la fraise dentaire sur la zone calculée, c’est-à-dire le point marqué sur le crâne. En regardant au microscope, percez un trou (diamètre d’environ 1 mm) à travers le crâne jusqu’à ce que la dure-mère soit visible (le crâne a une épaisseur d’environ 1 mm). Rétractez la dure-mère à l’aide d’une pince à micro-dissection ou d’une aiguille stérile. La dure-mère est suffisamment résistante pour détruire la pointe de l’électrode.
8. Percez un trou avec la fraise dentaire dans chaque squama frontal et dans le squama interpariétal opposé au trou de l’électrode. Déconnectez le support de sonde de l’instrument stéréotaxique. Ne percez pas sur une suture crânienne, car les vaisseaux veineux suivent les sutures sous le crâne.
9. Vissez une vis à os dans chacun des cinq trous. Évitez de visser les vis trop profondément. Pour les vis en acier inoxydable (M1.6), 2 à 3 tours de vis permettent de maintenir la vis de manière adéquate sans exercer de pression sur le cerveau. Le nombre de tours dépendra du pas de la vis. Fixez le support de sonde avec l’électrode dans le micromanipulateur (Figure 3).
10. À l’aide des vis d’entraînement AP, ML et DV, déplacez le support de sonde avec l’électrode jusqu’à ce que la pointe touche presque le bregma. Notez les lectures des échelles de vernier AP, ML et DV au bregma. Lorsque les lectures sont effectuées, soulevez l’électrode de quelques millimètres pour éviter que l’électrode ne gratte le crâne pendant le mouvement. Pour déterminer les coordonnées de la position où l’électrode doit être insérée dans le trou, ajoutez 3,6 mm à la lecture AP et ajoutez (ou soustrayez) 2,5 mm à la lecture ML.
11. À l’aide des vis d’entraînement AP et ML, déplacez l’électrode dans la position calculée. À ce stade, la pointe de l’électrode doit être située directement au-dessus du trou d’électrode percé. Ensuite, en regardant au microscope, abaissez l’électrode au niveau de la dure-mère (Figure 4). Ce niveau sert de niveau zéro dans la direction DV. Ensuite, insérez doucement l’extrémité de l’électrode dans le cerveau en regardant au microscope.
12. Connectez la broche de l’électrode au connecteur du système d’enregistrement. Placez une cage de Faraday (ou remplacez-la par du papier d’aluminium) sur le rat dans l’instrument stéréotaxique (Figure 5). Alignez l’instrument stéréotaxique avec le contrepoids de la pièce dans laquelle on travaille.
13. Démarrez le système d’enregistrement. Si possible, utilisez également un haut-parleur pour obtenir un signal acoustique de décharges/salves d’unités individuelles tout en faisant avancer l’électrode.
14. Insérez lentement l’électrode dans le cerveau en enregistrant l’activité électrique tout en faisant avancer l’électrode. À une profondeur comprise entre 7,5 et 8,1 mm de la dure-mère, l’activité électrique spécifique du STN est généralement détectable (Figure 6). L’activité typique des neurones dans le STN est caractérisée par un schéma de décharge irrégulier et un taux de décharge élevé (fréquence moyenne : 40,9 ± 12,9 Hz).
15. Pendant l’enregistrement, réduisez l’anesthésie autant que possible (par exemple, à 0,8 à 1,0 %) ; les animaux faiblement anesthésiés montrent une activité cérébrale électrique plus claire.
16. Écouvillonnez tout sang ou liquide céphalo-rachidien qui a été déplacé de la surface du crâne lorsque l’électrode a été abaissée.
17. Mélangez une petite quantité de ciment dentaire et appliquez-la autour de l’électrode et autour de quatre des cinq vis à l’aide d’une petite spatule (Figure 7). La cinquième vis sera utilisée pour fixer le fil de terre de la fiche.
18. Débranchez la goupille de l’électrode du porte-électrode et connectez le système d’enregistrement lorsque le ciment dentaire est fixé.
19. Dévissez la vis qui n’a pas été fixée par du ciment dentaire. Branchez la fiche sur la broche de l’électrode. Fixez le fil de terre de la fiche à l’aide de la cinquième vis (Figure 8).
20. Mélangez du ciment dentaire et appliquez-le autour du bouchon. Au fur et à mesure que le ciment s’épaissit, moulez-le autour du bouchon pour former un capuchon. Évitez les bords tranchants du ciment dentaire qui pourraient nuire à l’animal et retirez-les pendant le durcissement (figures 9A et B).
21. Débride les bords de la plaie et ferme-les avec une suture à l’avant et derrière le capuchon. Ensuite, désinfectez les bords de la plaie.
22. Connectez la prise de tête au fil fixé sur un émerillon. Retirez le rat de l’instrument stéréotaxique.
23. Appliquez du tramadol (12,5 mg/kg, par voie intrapéritonéale) à la fin de l’intervention, puis une fois par jour pendant 2-3 jours. Placez le rat dans une cage propre avec un support thermique, fixez l’émerillon sur cette cage (Figure 10) et inspectez-le soigneusement pendant 1 heure.
24. Ne laissez pas un animal sans surveillance jusqu’à ce qu’il ait repris une conscience suffisante pour maintenir le décubitus sternal.

Résultats

Graphique 1. Fixation de la tête dans l’instrument stéréotaxique. Le rat est fixé par les barres auriculaires du cadre stéréotaxique, ainsi que par le masque d’anesthésie gazeuse.

Graphique 2. Exposer le crâne.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Électrode Pt/Ir	FHC Inc.	UE	Sur mesure : Spécification : UEPSEGSECN1M
Prises	GT Labortechnik (Arnstein/Allemagne)
En-tête de broche	DISTRELEC	Tél. : 143-95-324	Datamate 1x3 à une rangée, 90°, type M80-8420342
prise	DISTRELEC	Tél. : 143-95-621	Poteau droit de 2 mm n° 1x3 Datamate, type M80-8400342
Ressort en acier inoxydable	Plastiques ONE	SS0102	Pièce-# : .120 X .156 ID du ressort (mm) : 3.0 Diamètre extérieur du ressort (mm) : 4.0
Ciment dentaire/Paladur	Heraeus Kulzer	64707938	Liquide, 500 ml
Ciment dentaire/Paladur	Heraeus Kulzer	64707954	Poudre, rose, 500g
Vis à tête	Hummer et Reiss	V2ADIN84 M1.6x3
Jodosept PVP	Vetoquinol		435678/E04
Mépivacaïne 1 %	AstraZeneca		PZN03338515
adrénaline	Sanofi-Aventis		PZN00176118
Chlorhydrate de tramadol	Rotexmedica		Référence 38449.00.00