Un modèle de rongeur de l’opération de Ross: implantation d’une greffe d’artère pulmonaire syngénique dans une position systémique

La sténose valvulaire aortique congénitale est un sous-groupe de cardiopathie congénitale caractérisée par une obstruction du tractus ventriculaire gauche dans lequel la lésion est située au niveau valvulaire. La malformation affecte environ 0,04-0,38 pour 1000 naissances ^vivantes1.

Les options disponibles pour la correction sont nombreuses, chacune avec ses propres avantages et inconvénients. Pour les patients aptes à une correction biventriculaire2, l’approche peut viser la réparation valvulotomie (valvulotomie percutanée ou chirurgicale) ou son ^{remplacement3}. Ce dernier est préféré lorsque la valve aortique est considérée comme irrécupérable; cependant, les options disponibles sont limitées pour les patients pédiatriques. En effet, les valves bioprothétiques ne sont pas indiquées pour le remplacement aortique dans la population jeune en raison de leur calcification ^précoce4. D’autre part, la dégénérescence des valves mécaniques est considérablement plus lente, mais celles-ci nécessitent un traitement anticoagulant à ^vie5. De plus, la limitation majeure de ces prothèses est représentée par le manque de potentiel de croissance, ce qui prédispose les patients à des réinterventions supplémentaires.

Une option thérapeutique intéressante dans la population pédiatrique est le transfert de l’autogreffe pulmonaire à la position aortique appelée « opération de Ross ». Dans ce cas, la valve pulmonaire est alors remplacée par une homogreffe (Figure 1)⁶. Cette procédure peut éventuellement représenter le meilleur choix chirurgical pour les enfants car l’autogreffe pulmonaire préserve son potentiel de croissance et ne comporte pas les risques d’un traitement anticoagulant à vie. En outre, la procédure Ross peut être d’une grande valeur également chez les jeunes adultes pour éviter une valve mécanique ou biologique, ayant le potentiel de devenir la meilleure solution chirurgicale.

Les résultats après remplacement valvulaire aortique par autogreffe pulmonaire sont excellents, avec une survie supérieure à 98 % et de bons résultats à long ^terme7. Des études de littérature font état de 93 % et 90 % d’absence de remplacement de l’homogregreffe pulmonaire à 4 et 12 ans, ^{respectivement8}.

La principale limitation de cette procédure est la tendance de l’autogreffe à se dilater à long terme, en particulier lorsqu’elle est utilisée comme remplacement de racine autoportante. Cela peut provoquer une incompétence valvulaire qui peut nécessiter une réintervention. En effet, l’étude de suivi la plus longue réalisée jusqu’à présent fait état d’une absence de réopération pour le remplacement de l’autogreffe de 88% à 10 ans et de 75% à 20 ^ans9.

La possibilité de recréer une opération de Ross dans un cadre expérimental représente une condition préalable fondamentale pour étudier le mécanisme sous-jacent de l’adaptation de l’autogreffe pulmonaire aux pressions systémiques. Plusieurs modèles ont été proposés dans le passé. Cependant, ceux-ci sont généralement limités à des expériences ex-vivo ou à des modèles animaux in vivo avec de gros animaux relativement coûteux. Dans cette étude, nous avons cherché à établir un modèle de rongeur d’implantation de greffe d’artère pulmonaire (PAG) dans une position systémique, en tant que racine autoportante.

Toutes les procédures ont été approuvées par le Comité des soins aux animaux de l’Université de Padoue (OPBA, numéro de protocole n° 55/2017) et autorisées par le ministère italien de la Santé (autorisation n° 700/2018-PR), conformément à la directive de l’Union européenne 2010/63/UE et à la loi italienne 26/2014 pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire.

1. Soins aux animaux et modèle expérimental

1. Assurez-vous que tous les rats Lewis sont obtenus d’une seule entreprise (Tableau des matériaux). Maintenir les rats dans des installations conventionnelles avec un accès libre à la nourriture et à l’eau.
2. Assurez-vous que le poids des rats varie de 320 à 400 g pour le groupe receveur et de 200 à 250 g pour le groupe donneur.

2. Protocole préopératoire

REMARQUE: Toutes les opérations doivent être effectuées dans des conditions propres. Utilisez également des rats Lewis adultes mâles et femelles comme receveurs et donneurs afin d’effectuer une greffe syngénique.

1. Effectuer une injection intrapéritonéale de tramadol (5 mg/kg) 15 min avant la chirurgie.
2. Administrer une dose unique de gentamicine intramusculaire (5 mg/kg) immédiatement avant la chirurgie.
3. Pour l’induction de l’anesthésie, fournir 4% de sévoflurane dans 1 L/ min d’oxygène dans une chambre de poly(méthacrylate de méthyle) où l’animal est placé. Pour le maintien de l’anesthésie, utilisez 2,0-2,5% de sévoflurane dans 1 L / min d’oxygène tout au long de la procédure.
4. Rasez l’animal le long de la ligne médiane sur une largeur de 2 cm du sternum à 1 cm au-dessus de la région génitale avec un rasoir. Ensuite, stérilisez la peau avec une solution d’iode.
5. Afin d’éviter que l’animal ne soit mouillé et d’empêcher la dispersion de la chaleur pendant la chirurgie, couvrez l’animal avec un film plastique transparent.
6. Évaluez le niveau d’anesthésie avant d’effectuer la procédure en évaluant l’absence de réponse à un stimulus nocif.

3. Opération du donateur

1. Préparation des animaux et du cœur:
   1. Placez l’animal anesthésié sur un plateau en liège avec le côté caudal face au chirurgien. Effectuez une incision xipho-pubienne d’environ 5 à 6 cm et rétractez les deux volets musculo-cutanés latéralement.
   2. Administrer un volume de 1 mL de solution saline à 4 °C contenant 500 UI d’héparine à travers la veine cave abdominale.
   3. Après 1 min, coupez le diaphragme de gauche à droite et effectuez une thoracotomie antérieure pour exposer le cœur.
   4. Refroidir le cœur battant en égouttant une solution saline à 4 °C.
   5. Effectuer une péricardiectomie et une thymectomie afin d’obtenir une vue complète de l’arc aortique. Enlevez les tissus adipeux restants entourant l’aorte.
   6. Coupé à l’arche, juste au-dessus de l’origine de l’artère innominée; couper ce dernier, aussi.
   7. Couper la veine cave thoracique inférieure (IVC) et insérer une canule de 22 G pour infuser le cœur avec 20-25 mL de solution saline à 4 °C, en exerçant une légère pression. Arrêtez la perfusion lorsque le cœur cesse de battre et que le flux de l’aorte est devenu clair.
2. PAG explant:
   REMARQUE: Une récolte précise et une manipulation délicate du PAG sont obligatoires pour obtenir une implantation optimale chez le receveur. Ne le touchez pas directement avec des instruments, utilisez plutôt des cotons-tiges.
   1. Effectuer une étude échographique pour évaluer le diamètre de l’AP dans sa position native.
   2. Insérez une micro-pince sous la paroi postérieure du récipient et coupez ce dernier à l’aide d’un micro-ciseau le plus près possible de sa bifurcation pour maximiser la longueur du PAG.
   3. Tenez doucement le PA avec les micro-pinces à pointe annulaire et séparez-le du ventricule droit avec les ciseaux à micro-ressort. Récoltez le PAG, y compris un peu de muscle ventriculaire droit.
3. Préparation du PAG :
   1. Placez le PAG sur une gaze humidifiée avec une solution saline froide sur la table d’opération et inspectez le récipient au microscope opératoire.
   2. Coupez tout tissu environnant abondant, ne laissant que 1 mm de muscle ventriculaire. Réglez la longueur du récipient à 5 mm.

4. Implantation d’une greffe d’artère pulmonaire (PAG)

1. Préparation de l’animal récepteur:
   1. Placez l’animal anesthésié sur un plateau en liège avec le côté caudal face au chirurgien.
   2. Effectuez une incision longitudinale médiane et utilisez deux mini-rétracteurs pour garder l’abdomen ouvert.
   3. Extraire les intestins avec deux cotons-tiges et les recouvrir d’une gaze imbibée d’une solution saline à 39 °C permettant la visualisation de la zone rétropéritonéale avec exposition de l’aorte abdominale infra-rénale (AA).
      REMARQUE: Pendant la chirurgie, il est important d’humidifier occasionnellement les intestins à l’aide d’une seringue contenant une solution saline à 39 ° C pour prévenir l’hypothermie, une condition critique fréquente chez les rongeurs.
   4. Bander le péritoine pariétal postérieur entre les deux artères rénales et la bifurcation iliaque à l’aide de deux cotons-tiges et enlever le tissu adipeux autour de l’AA infrarénal. Ne laissez qu’une petite portion de graisse au-dessus de l’AA, pour faciliter la manipulation sur le récipient.
   5. Séparez l’AA de l’IVC. Pour effectuer cette procédure, passez d’abord une pince incurvée derrière la paroi aortique postérieure et utilisez-la pour ouvrir un passage entre l’AA et l’IVC. Ensuite, utilisez une suture de soie 2-0 pour créer une boucle autour de l’AA, afin de soulever le vaisseau et de séparer l’AA de l’IVC. Ligaturez toute artère lombaire provenant de l’AA infrarénal avec une suture de soie 6/0 et divisez-la.
   6. Faites pivoter l’animal de 90° dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, en plaçant la tête sur le côté gauche de l’opérateur. L’AA se trouvait maintenant horizontalement dans le champ microscopique.
   7. Utilisez deux clips Yasargil pour serrer l’AA infrarénal et placez-les à une distance de 1,5 cm l’un de l’autre. Transectez l’AA au point médian entre les deux clips.
   8. Irriguez les deux extrémités des vaisseaux avec de l’héparine (1 UI / mL) en solution saline pour éliminer les caillots. Enlevez tous les débris adventices des vaisseaux.
2. Implantation de PAG :
   1. Placez le PAG entre les deux extrémités, avec l’extrémité ventriculaire vers la partie crânienne de l’animal.
   2. Utilisez une suture en polypropylène 10-0 pour effectuer deux points de suture simples marquants reliant le PG à l’AA. Effectuez la procédure aux deux extrémités du PAG en plaçant la suture sur les côtés opposés de la circonférence du vaisseau.
   3. Effectuez une anastomose de bout en bout entre PAG et AA, en commençant par l’extrémité distale. Utilisez l’une des deux extrémités de la suture distale pour l’anastomose postérieure à l’aide d’une séquence d’entrée et de sortie du receveur à la greffe pour effectuer une suture courante d’environ six points de suture.
   4. Une fois que la suture atteint le repère proximal, effectuez un double demi-attelage complété par un nœud carré à l’aide de la suture et de l’une des deux extrémités de la suture proximale. Appliquez des pinces anti-moustiques chaussées de caoutchouc sur les sutures pour assurer la traction.
   5. Effectuez la même anastomose sur la paroi antérieure. Effectuez toute la procédure à l’extrémité proximale du PAG. Portez une attention particulière lors de la réalisation de l’anastomose proximale pour éviter d’inclure une foliole dans la ligne de suture.
   6. Relâchez d’abord le clip distal pour laisser le PAG être rempli de sang rétrograde (flux à basse pression) afin de vérifier l’anastomose. Réparez toute fuite de sang avec une seule suture. Une fois l’anastomose distale évaluée, effectuez la même procédure à l’extrémité proximale.
3. Dernières étapes de l’opération sur le destinataire:
   1. Évaluez la perméabilité du PAG et appliquez deux bandes d’éponge de gélatine sur les lignes de suture des deux côtés du PAG (si nécessaire). Exercez une légère pression pendant quelques secondes avec deux cotons-tiges pour aider l’hémostase.
   2. Déplacez les intestins dans la cavité abdominale et fermez les parois avec une suture de course en polypropylène 4/0.

5. Procédure simulée

1. Effectuer une préparation identique de l’animal comme illustré précédemment pour les rats receveurs.
2. Couper l’AA infra-rénal, à mi-chemin entre l’origine des artères rénales et iliaques.
3. Recoupons les deux extrémités de l’AA à l’aide d’une anastomose de bout en bout, comme décrit précédemment. Retirez les deux clips et effectuez une procédure d’hémostase précise.
4. Repositionnez les intestins et fermez la paroi abdominale en couches, comme pour les animaux receveurs.

6. Soins postopératoires et suivi

1. Administrer une solution saline chaude (5 ml) dans le tissu sous-cutané du dos de l’animal pour l’hydratation. Placez le rat sous une lampe chauffante et surveillez-le visuellement jusqu’au réveil, ce qui prend généralement jusqu’à 5 minutes après l’arrêt de l’anesthésie. Placez l’animal dans une cage à une température ambiante de 22-24 ° C, avec un accès immédiat et sans restriction à la nourriture et à l’eau.
2. Administrer le tramadol intramusculaire (5 mg/kg) pour l’analgésie postopératoire deux fois par jour pendant les 48 premières heures après la chirurgie. Par la suite, surveillez quotidiennement l’état de santé et le poids corporel du receveur.
3. Suivi: Pendant le suivi, effectuer des études échographiques sériates à une semaine, un mois et deux mois pour évaluer la fonction PAG. Au cours de ces études, mesurez le diamètre du vaisseau, la vitesse systolique maximale (PSV) et la vitesse diastolique terminale. Mesurez ces paramètres à l’intérieur du PAG et au niveau de l’AA proximal et distal.
4. Euthanasier les animaux après deux mois de suivi par application de _CO2 pendant quelques minutes, puis explanter le PAG, qui subira une analyse histopathologique.

Au total, 39 rats Lewis adultes ont été inclus dans cette étude : 17 animaux ont été utilisés comme donneurs de PAG, 17 animaux comme receveurs et 5 comme faux (groupe témoin) (tableau 1). Les rats mâles étaient 22 (56 %) et femelles 17 (44 %); ces derniers n’ont été utilisés que dans le groupe des donneurs.

Aucun événement mortel ne s’est produit pendant l’opération avec une survie à 100%. Au cours du suivi, deux animaux du groupe transplanté ont eu une issue fatale, à 12 et 51 jours, respectivement; le taux de survie à la fin de l’étude était de 91 % (tableau 1).

Le poids médian des rats était de 387 g (intervalle interquartile, IQR, 358-394 g) pour le groupe receveur et de 328 g (IQR = 304-337 g) pour le groupe donneur. Une semaine après la chirurgie, le poids médian était de 363 g (IQR = 350-376 g) avec une diminution de 6% par rapport au poids préopératoire. Les animaux ont repris du poids au cours du premier mois de suivi (médiane 387 g, IQR 369-392 g), avec un poids final à deux mois de 397 g (IQR = 391-402 g) (Figure 2).

Le temps de suivi médian était de 62,5 jours (IQR = 60-68 jours) dans le groupe transplanté et de 62 jours (IQR = 61-67 jours) dans le groupe opéré par simulacre (p = 0,68).

Le diamètre médian préopératoire du PA dans sa position native était de 3,20 mm (IQR = 3,18-3,23 mm). Le diamètre médian du PAG était de 4,03 mm (IQR = 3,74-4,13 mm) à une semaine, de 4,07 mm (IQR = 3,80-4,28 mm) à un mois et de 4,27 mm (IQR = 3,90-4,35 mm) à deux mois (Figure 3A). Il s’agit d’une augmentation de 25,9 %, 27,2 % et 33,5 % par rapport au diamètre en position native, respectivement. L’augmentation du diamètre était significativement différente en comparant la valeur en position native et la valeur à une semaine (p = 0,003), alors qu’aucune augmentation significative n’a été observée au cours des études suivantes. Le diamètre de l’aorte dans le groupe opéré par simulacre était de 1,41 mm (IQR = 1,35-1,62 mm) à une semaine et de 1,41 mm (IQR = 1,29-1,70 mm) à deux mois. Le PSV médian au niveau du PAG était de 220,07 mm/s (IQR = 210,43-246,41 mm/s) à une semaine, de 430,88 mm/s (IQR = 375,28-495,56 mm/s) à un mois et de 373,68 mm/s (IQR = 305,78-429,81 mm/s) à deux mois. Par rapport au groupe opéré par simulacre, une différence significative dans le PSV a été observée à une semaine (médiane 419,12 mm/s, IQR = 408,42-561,32 mm/s; p<0,001), tandis qu’aucune différence n’a été trouvée à la fin de l’étude (392,92 mm/s, IQR = 305,89-514,27 mm/s; p = 0,5) (Figure 3B).

À la fin de l’étude, l’analyse histologique n’a montré aucun signe de thrombose endothéliale et la calcification de la paroi n’était pas significative dans la plupart des cas (Figure 4).

Figure 1 : Image représentative de l’opération Ross. La photo montre les phases de l’opération Ross. A) Valve aortique et explantation racinaire; (B) Transposition de l’autogreffe de l’artère pulmonaire en position aortique; (C) Remplacement de l’autogreffe de l’artère pulmonaire par une homogreffe. A: valve aortique et racine; H: homogreffe; P : valve pulmonaire et racine. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Évolution du poids corporel dans le groupe de transplantation. Le graphique montre l’évolution au cours de la période de poids du rat dans le groupe de transplantation. Les valeurs sont exprimées en médiane et en intervalles interquartiles. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Variation du diamètre et de la vitesse systolique maximale dans la greffe de l’artère pulmonaire. Les graphiques montrent la variation du diamètre (A) et de la vitesse systolique maximale (B) à l’intérieur de la greffe de l’artère pulmonaire lors des évaluations échographiques sériates. Les valeurs sont exprimées en médiane et en intervalles interquartiles. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Évaluation microscopique du PAG. L’image montre le PAG après explantation (A). B) Évaluation radiographique; (C) Coloration à l’hématoxyline et à l’éosine, grossissement d’origine 12,5x. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Tableau 1 : Caractéristiques et résultats de l’étude. *Les valeurs sont exprimées en médiane et en intervalles interquartiles.

Les auteurs n’ont rien à divulguer.