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Research Article
Nahla Ibrahim1, Johannes Klopf1, Sonja Bleichert1, Marc A. Bailey2,3, Albert Busch4, Alexander Stiglbauer-Tscholakoff5, Wolf Eilenberg1, Christoph Neumayer1, Christine Brostjan1
1Division of Vascular Surgery, Department of General Surgery,Medical University of Vienna and Vienna General Hospital, 2Leeds Institute for Cardiovascular and Metabolic Medicine, School of Medicine,University of Leeds, 3Leeds Vascular Institute,Leeds General Infirmary, 4Department for Visceral, Thoracic and Vascular Surgery,Technical University of Dresden and University Hospital Carl-Gustav Carus, 5Division of Cardiovascular and Interventional Radiology, Division of Molecular and Gender Imaging, Department of Biomedical Imaging and Image Guided Therapy,Medical University of Vienna and Vienna General Hospital
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Ce protocole décrit l’implantation consécutive d’une pompe osmotique pour induire un anévrisme de l’aorte abdominale par libération d’angiotensine II chez des souris déficientes en apolipoprotéine E (ApoE) et d’un orifice d’accès vasculaire avec un cathéter de veine jugulaire pour un traitement médicamenteux répété. Le suivi du développement de l’anévrisme par échographie 3D est efficacement réalisé malgré les implants dorsaux.
Étant donné que les options de traitement pharmaceutique font défaut dans la prise en charge clinique de l’anévrisme de l’aorte abdominale (AAA), des modèles animaux, en particulier des modèles murins, sont appliqués pour faire progresser la compréhension de la pathogenèse de la maladie et identifier des cibles thérapeutiques potentielles. L’essai de nouveaux médicaments candidats pour bloquer la croissance de l’AAA dans ces modèles nécessite généralement une administration répétée de médicaments au cours de l’expérience. Ici, nous décrivons un protocole compilé pour l’induction AAA, l’insertion d’un cathéter intraveineux pour faciliter un traitement prolongé et la surveillance AAA en série par échographie 3D. Les anévrismes sont induits chez les souris déficientes en apolipoprotéine E (ApoE) par libération d’angiotensine II pendant 28 jours à partir de mini-pompes osmotiques implantées par voie sous-cutanée dans le dos de la souris. Par la suite, l’intervention chirurgicale pour le cathétérisme de la veine jugulaire externe est effectuée pour permettre un traitement médicamenteux intraveineux quotidien ou des prélèvements sanguins répétés via un bouton d’accès vasculaire sous-cutané. Malgré les deux implants dorsaux, le suivi du développement de l’AAA est facilement facilité par l’échographie 3D séquentielle semi-automatisée, qui fournit des informations complètes sur l’expansion du diamètre et du volume de l’aorte et sur la morphologie de l’anévrisme, comme illustré par des exemples expérimentaux.
Un anévrisme de l’aorte abdominale (AAA) est une dilatation pathologique d’un vaisseau due à des processus inflammatoires et destructeurs tissulaires dans la paroi aortique qui peuvent finalement entraîner une rupture et la mort du patient. Malgré des progrès considérables dans la réparation chirurgicale de l’AAA, il manque à ce jour un traitement médicamenteux conservateur pour bloquer la progression de l’expansion de l’anévrisme et potentiellement réduire le risque de rupture. Des modèles animaux ont été développés pour élucider les déclencheurs et les médiateurs de la maladie et pour tester de nouvelles approches thérapeutiques. Les modèles murins d’AAA sont largement appliqués et couvrent les différentes observations des tissus humains. En raison de leurs différences pathomechanistes, plus d’un modèle est souvent appliqué pour étudier la fonction particulière des molécules/voies ou l’efficacité des médicaments thérapeutiques potentiels 1,2. Parmi les modèles les plus couramment utilisés d’induction de l’AAA figure l’administration d’angiotensine-II (Ang-II) chez des souris déficientes en apolipoprotéine E (ApoE KO)3, qui présente une pathogenèse plus chronique par rapport aux modèles qui reposent sur la formation d’anévrisme à partir d’une agression aiguë de la paroi aortique 4,5. Ainsi, le modèle Ang-II semble particulièrement adapté au suivi de la progression de la maladie et il a récemment été démontré qu’il ressemblait étroitement à la maladie AAA humaine en ce qui concerne les réponses métaboliques et inflammatoires6. Notamment, le modèle Ang-II présente non seulement le développement AAA, mais aussi la formation d’anévrisme thoracique, ainsi que la dissection aortique avec formation de thrombus intra-muros.
Les traitements visant à cibler la progression de l’AAA déjà établi plutôt qu’à prévenir l’initiation de la maladie peuvent avoir une valeur translationnelle plus élevée, car les patients présentent une affection préexistante nécessitant un traitement 7,8. Pour un plan expérimental comparable, la taille de l’aorte doit être surveillée avant et après l’induction de l’AAA afin de définir un seuil de développement de la maladie et de stratifier potentiellement les souris en groupes de traitement.
Le mode d’administration du médicament dépend de l’absorption et de la stabilité de la substance respective. Les injections intrapéritonéales (i.p.) sont le plus souvent utilisées en raison de leur facilité d’application, ne nécessitant pas d’anesthésie, et de l’absence de contraintes de volume d’injection9. La pharmacocinétique doit toutefois être prise en compte lors du choix de la voie d’administration, car les substances administrées par IP sont principalement absorbées par la circulation porte hépatique et peuvent subir un métabolisme hépatique avant d’atteindre la circulation, ce qui pourrait entraîner des concentrations plasmatiques variables en fonction de l’effet de premier passage10. L’injection intraveineuse (i.v.) produit la biodisponibilité la plus élevée des substances, et le défi de l’accès intraveineux répétitif peut être contourné par l’utilisation de cathéters et de ports d’accès vasculaire pour l’administration quotidienne11,12,13. En ce qui concerne le contexte AAA, la distribution de médicaments en circulation facilite l’exposition directe à l’anévrisme à des concentrations définies.
Nous décrivons ici un workflow pour induire l’AAA dans le modèle murin Ang-II via l’implantation sous-cutanée d’une pompe osmotique, pour un traitement médicamenteux intraveineux quotidien via un orifice d’accès vasculaire relié à un cathéter inséré dans la veine jugulaire externe, ainsi que pour le suivi de la taille de l’anévrisme par échographie 3D14 malgré la présence de deux implants dorsaux.
Les expérimentations sur les animaux ont été approuvées par le comité d’éthique local et le ministère autrichien des Sciences (BMWFW-66.009/0355-WF/V/3b/2016), conformément à la directive européenne 2010/63/UE sur la protection des animaux utilisés à des fins scientifiques et à la loi autrichienne de 2012 sur l’expérimentation animale. Les critères d’évaluation sans cruauté ont été fixés comme suit : perte de ≥15 % du poids corporel, éviter la consommation de nourriture et/ou d’eau, activité réduite (hypokinésie) ou dyskinésie, ou tremblements prolongés, grattage, respiration laborieuse ou posture voûtée malgré la gestion de la douleur et des symptômes. Si nécessaire, un animal est euthanasié sous anesthésie profonde, c’est-à-dire un cocktail de surdosage de kétamine (environ 100 mg/kg) et de xylazine (environ 5 mg/kg), ou par luxation cervicale. Pour les interventions chirurgicales, une technique aseptique et des gants stériles / propres sont utilisés partout.
1. Implantation de pompe
2. Cathétérisme de la veine jugulaire
REMARQUE: Cette intervention chirurgicale nécessite un microscope avec un grossissement de 8x-10x.
3.3D échographie
4. Analyse échographique
Des résultats représentatifs montrent le développement et la progression des anévrismes suprarénaux tels que surveillés par échographie au départ, au jour 8 et au jour 27 (Figure 1A). Une coloration trichrome (Figure 1B) de l’aorte du jour 27 sur la Figure 1A illustre davantage la morphologie de l’anévrisme formé avec dissection de la paroi et thrombus intra-muros. Le volume aortique (mm3) a été déterminé sur une période de 12 mm14, et le diamètre aortique maximal a également été mesuré à partir des images EKV. Un seuil de croissance volumique de 125 % entre le début de l’étude et le jour 8 a été fixé pour définir le développement initial de l’anévrisme. Sur la base des données recueillies sur 2 ans (2020-2021, n = 157), seulement 9% des animaux n’ont pas réussi à former un AAA selon ce seuil. Cependant, 35 % des souris ont subi des ruptures aortiques (thoraciques ou abdominales) avant l’implantation du cathéter au jour 9, ce qui a donné lieu à un total de 56 % des animaux restants atteints d’une maladie AAA établie susceptibles d’être stratifiés en groupes de traitement (figure 1C). Il convient de noter que parmi nos témoins PBS historiques (n = 21), les anévrismes se sont développés à des degrés divers (intervalle: 128% -314%, croissance moyenne de 199% ± 55% du volume aortique SD au jour 8). Il est important de noter qu’une relation inverse a été observée entre l’expansion initiale et la progression ultérieure de la maladie, c’est-à-dire que 55% des anévrismes à progression rapide (>200% de croissance du volume au jour 8) n’ont pas progressé avant le jour 27, tandis que 80% des autres anévrismes (>125% et <200% de croissance du volume au jour 8) ont continué à se développer jusqu’à la fin de l’expérience (Figure 1D).
Comme récemment rapporté 14,17, les méthodes décrites ont été établies, validées et mises en œuvre avec succès, par exemple pour documenter l’effet thérapeutique d’un inhibiteur de la citrullination des histones (GSK484, pour l’inhibition de la formation de pièges extracellulaires à neutrophiles) pour bloquer la progression de l’AAA établi. Des souris déficientes en ApoE ont reçu de l’Ang-II à 1000 ng / kg / min par des pompes osmotiques implantées par voie sous-cutanée pendant 28 jours. Les animaux ont été stratifiés 1:1 à GSK484 (0,2 μg/g/jour) ou un traitement PBS basé sur le volume aortique mesuré le jour 8 et ont subi la procédure de cathétérisme de la veine jugulaire le jour 9. Des injections de médicaments ont été effectuées quotidiennement dans un volume de 10 μL / g de poids de souris jusqu’à la fin de l’étude17. La figure 2 montre des résultats échographiques exemplaires (n = 2/groupe) (évolution temporelle de l’expansion absolue et relative du volume ou du diamètre), révélant que le traitement par GSK484 inhibait la progression de l’AAA, tandis que les anévrismes continuaient à s’agrandir chez les souris témoins.

Figure 1 : Formation et progression de l’AAA dans le modèle murin Ang-II détecté par échographie 3D. (A) L’aorte suprarénale a été surveillée par échographie 3D au départ (BL), au jour 8 (d8) et au jour 27 (d27) après l’implantation de la pompe Ang-II. Le volume a été mesuré sur un tronçon de 12 mm de l’aorte surrénale (157 images) sur la base d’une image reconstruite en 3D. Le diamètre aortique maximal a été déterminé à partir d’images EKV. (B) Coloration trichrome d’une coupe transversale de l’aorte du jour 27 après sacrifice de souris et prélèvement d’organes. La présence d’une dissection de l’aorte est indiquée par L1/L2 (lumen 1 et lumen 2), et le thrombus intramural est noté * en A et B. (C) Taux d’incidence de l’AAA (croissance du volume aortique de >125 % à partir de la LB) au jour 8 et des ruptures aortiques au cours des 9 premiers jours (thoracique ou abdominale) à partir d’un ensemble de données recueillies sur 2 ans (n = 157). (D) Fréquence de progression du jour 8 au jour 27 de la formation initiale rapide (croissance du volume aortique de >200% de la BL au jour 8) par rapport aux anévrismes à croissance modérée (>125% et <200% du volume aortique de BL au jour 8) chez les souris contrôlées par PBS (n = 21). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Résultats exemplaires de l’inhibition de la citrullination des histones pour bloquer la progression de l’AAA dans le modèle Ang-II par injection intraveineuse de GSK484 ou de PBS via un bouton d’accès vasculaire. (A) Volume aortique (mm3) mesuré sur un étirement de 12 mm de l’aorte surrénale. (B) Croissance du volume aortique calculée par rapport à la valeur initiale (BL = 100%). (C) Diamètre aortique maximal déterminé à partir des images EKV. (D) Croissance du diamètre aortique calculée à partir de BL. Les données GSK484 ont été extraites d’une étude publiée précédemment17. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Les auteurs n’ont aucune divulgation.
Ce protocole décrit l’implantation consécutive d’une pompe osmotique pour induire un anévrisme de l’aorte abdominale par libération d’angiotensine II chez des souris déficientes en apolipoprotéine E (ApoE) et d’un orifice d’accès vasculaire avec un cathéter de veine jugulaire pour un traitement médicamenteux répété. Le suivi du développement de l’anévrisme par échographie 3D est efficacement réalisé malgré les implants dorsaux.
Nous tenons à remercier les équipes du professeur Podesser et du professeur Ellmeier (département de recherche biomédicale et installation principale pour l’élevage et l’élevage d’animaux de laboratoire, Université médicale de Vienne) pour leur aide dans les expériences sur les animaux. La coloration trichrome AAA a été aimablement réalisée par Monika Weiss et le professeur Peter Petzelbauer (Département de dermatologie, Université de médecine de Vienne). Ce travail a été soutenu par le Fonds autrichien pour la science [projet SFB F 5409-B21]. Marc Bailey est personnellement soutenu par la British Heart Foundation [FS/18/12/33270].
| 4-0 Sutures Polysorb | Covidien | GL-46-MG | Suture résorbable tressée CV-23 Taper |
| 6-0 Sutures en soie | Ethicon | 639H | PERMA-HAND Silk |
| ALZET 2004 pompes osmotiques | DURECT Corp | 298 | Mini pompes osmotiques |
| Angiotensine-II | Bachem | 4006473.0100 | Acétate d’angiotensine II |
| Aquasonic Clear Gel de transmission d’ultrasons | Parker Labs | PUSG-0308 | Gel à ultrasons |
| Betadona Wound Spray | Mundipharma | Spray désinfectant pour les plaies (spray à la povidone iodée) | |
| Betaisodona Solution | Mundipharma | 15973 | Solution désinfectante pour les plaies (solution de povidone iodée) |
| Cathéter pour veine/artère fémorale de souris | Instech Laboratories Inc | C10PU-MFV1301 | 1 à 3Fr, 10,5 cm, collier @1,2 cm. Convient à 22 G |
| dépilatoire | |||
| Outil de manipulation | Instech Laboratories Inc | VABMG | Outil de manipulation pour souris magnétique Boutons d’accès vasculaire HYLO |
| NIGHT Pommade pour les yeux | URSAPHARM | 538922 | Crème lubrifiante pour les yeux |
| Aiguilles et seringues de différentes tailles | Seringues de 1 mL et 5 mL, aiguilles de 27 g et 30 g | ||
| Olympus SZ51 Stereo microscope | Olympus Corporation | Microscope de dissection et d’inspection | |
| Injecteurs PinPort | Instech Laboratories Inc | PNP3M-50 | Injecteur pour bouton d’accès vasculaire |
| Capuchon de protection en aluminium | Instech Laboratories Inc | VABM1C | Capuchon de protection en aluminium pour souris magnétique 1 canal VAB |
| Signa Électrode à ultrasons | Parker Labs | PE-1560 | Électrode gel |
| Petit rasoir | électrique | ||
| Appareil de suralimentation et de | microchirurgie | ||
| Suprasorb C | Lohmann & Rauscher | 20482 | Pansement au collagène |
| Bouton d’accès vasculaire (VAB) | Instech Laboratories Inc | VABM1B/22 | Bouton d’accès vasculaire pour souris, magnétique, 1 canal 22 G, injecteur |
| Vevo 3100 Système d’imagerie | FUJIFILM VisualSonics Inc | 51073-51 | Système d’échographie |
| Vevo Lab 5.6.1 Logiciel | FUJIFILM VisualSonics Inc | Logiciel d’analyse d’échographie | |
| Sonde Vevo MX550D | FUJIFILM VisualSonics Inc | Sonde à réseau linéaire pour système Vevo 3100 | |
| Table de manipulation de souris Vevo | FUJIFILM VisualSonics Inc | 11436 | Chauffage de la souris, capture de la température centrale de la souris et coussinets ECG pour la surveillance physiologique |