L’utilisation de souris pour ces études est nécessaire car les souris ont des cœurs à quatre chambres qui peuvent imiter les cardiopathies congénitales humaines. Les souris ont reçu des soins vétérinaires et ont été hébergées dans l’établissement de soins aux animaux accrédité par l’Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care (AAALAC) de l’établissement. Des protocoles stricts ont été suivis pour minimiser l’inconfort, le stress, la douleur et les blessures des souris. Des souris ont été euthanasiées à l’aide de gaz CO2 , ce qui est acceptable pour les petits rongeurs selon les directives de l’American Veterinary Medical Association sur l’euthanasie. Les études sur les souris de ce manuscrit ont été réalisées avec un protocole IACUC approuvé à l’Université de Pittsburgh.
1. Échocardiogramme fœtal
REMARQUE: Un échocardiogramme est un outil puissant pour identifier les malformations cardiovasculaires et les anomalies extracardiaques chez la souris. En raison de la petite taille des embryons de souris (environ 1-2 mm à mi-gestation, 3,5 mm à la naissance), un équipement échocardiographique à ultra-haute fréquence avec biomicroscopie par ultrasons (UBM) est nécessaire. UBM fournit différentes sondes haute fréquence (30-50 MHz) avec une petite fenêtre d’imagerie (15 mm x 14 mm) qui fournit la résolution (30 μm axiale x 68 μm latéral) pour visualiser un fœtus de souris à la fois. Un transducteur de 40 MHz fournit des images haute résolution pour identifier les phénotypes cardiovasculaires7.
- Allumez l’appareil d’échocardiogramme et sélectionnez le programme Cardiologie.
REMARQUE: Le protocole suivant peut être utilisé pour n’importe quel fond de souris du jour embryonnaire (E) 14.5 à 19.5.
- Anesthésiez la souris désirée dans une chambre d’induction anesthésique. Induire l’anesthésie en utilisant une concentration de 4% d’isoflurane et d’oxygène médical à un débit de 1 L / min et la réduire à 2%-3% pour l’entretien.
- Placez rapidement la souris sur la plate-forme d’imagerie. La plate-forme d’imagerie a chauffé de l’acier pour garder la souris au chaud pendant la procédure. Mettez la bouche et le nez de la souris dans le cône nasal anesthésique. Fixez les membres avec du ruban adhésif pour éviter les mouvements. Surveillez la fréquence cardiaque pour vous assurer qu’elle reste entre 400 et 450 bpm.
- Surveillez la température à l’aide d’une sonde de thermomètre rectal et assurez-vous qu’elle repose à 37 °C ± 0,5 °C. Surveillez la respiration pour éviter l’hypoxie. Gardez une légère force sur la sonde pour éviter les dommages.
REMARQUE: Une lampe chauffante peut être placée au-dessus de la souris pour prévenir l’hypothermie et pour récupérer de l’anesthésie. La pommade ophtalmique Petrolatum peut être utilisée comme lubrifiant pour éviter les yeux secs.
- Retirez la fourrure du thorax et de l’abdomen à l’aide d’une crème dépilatoire. Appliquez la crème et attendez 3 min avant de la retirer. Nettoyez la zone avec de l’éthanol à 70%. L’éthanol fonctionne mieux que l’eau comme lubrifiant de rasage.
- Réchauffez le gel à ultrasons à une température corporelle normale. Appliquez généreusement le gel à ultrasons et placez le transducteur sur l’abdomen pour l’orienter dans un plan horizontal et identifier la vessie sur l’écran. Une fois la vessie identifiée, balayez crânienne de la vessie et recherchez le fœtus. Mesurer la longueur de la couronne à la croupe pour déterminer l’âge gestationnel10 (figure 1 et tableau 1).
REMARQUE : Modifiez la position du transducteur pour visualiser différents plans, y compris les plans d’imagerie transversaux à quatre chambres, sagittal et frontal/coronal7 (Figure 1).
- Utilisez la couleur Doppler pour analyser le flux sanguin du cœur.
- Remettez la souris dans la cage si les embryons n’ont pas atteint le stade prévu. Sinon, préparez la souris pour la récolte.
REMARQUE: Assurez-vous que la souris est déjà éveillée et se remet bien de l’anesthésie avant de la remettre dans la cage.
- Éteignez l’isoflurane et l’oxygène, nettoyez la zone de travail et éteignez la machine.
REMARQUE: Il est important de retirer le gel du transducteur.
2. Nécropsie
REMARQUE: Une fois que des phénotypes cardiaques anormaux sont suspectés par échocardiographie fœtale, les fœtus sont recueillis et fixés par immersion du corps entier dans la solution fixatrice: soit 10% de phosphate de formol tamponné ou 4% de paraformaldéhyde (PFA). Inspecter la morphologie externe et interne de l’échantillon, à la recherche d’anomalies anatomiques macroscopiques ou de malformations.
- Préparez la souris.
- Si la souris est adulte, euthanasiez-la à l’aide d’un protocole standard de CO2 . Utilisez des pinces ou des ciseaux à dissection pour faire des incisions (environ 3 cm) dans le thorax latéral et l’abdomen afin de permettre la pénétration du fixateur dans les organes internes.
REMARQUE : L’échantillon doit être fixé pendant au moins 24 heures avant l’autopsie si l’embryon est plus âgé que E14.5.
- Analysez l’extérieur du corps.
- Configurez le logiciel pour enregistrer les images avec un nom, y compris l’identification de l’échantillon, l’agrandissement du microscope et le contenu de l’image.
REMARQUE: Un grossissement de 1,0x à 3,2x devrait être suffisant pour l’imagerie de la plupart des structures chez les souris E14.5 ou plus anciennes.
- Placez la souris sur la plaque sous la lentille du stéréomicroscope. Remplissez la plaque avec une solution saline tamponnée au phosphate (PBS) pour couvrir complètement l’échantillon afin d’éviter la déshydratation et la réflexion sur les images. Ajustez le grossissement de sorte que l’écran comprenne l’embryon entier, puis prenez une photo des côtés gauche et droit de l’embryon.
REMARQUE: Le fond de la plaque doit être recouvert de paraffine, de silicium ou d’un autre substrat pour faciliter l’épinglage.
- Épinglez l’échantillon dans sa gorge, face vers le haut, et prenez une autre photo.
REMARQUE: Orientez la broche légèrement vers le haut pour vous assurer qu’aucune structure importante de la cavité thoracique n’est percée.
- Analysez la poitrine.
- Tout en soulevant la peau au milieu du cou avec une pince, coupez la peau vers les deux aisselles avec les ciseaux avant de couper la peau le long de l’axe médian vers la queue. Ensuite, coupez la peau de l’ombilic aux jambes. Épinglez l’échantillon à travers ses poignets et ses chevilles.
REMARQUE: Veillez à ne couper que la peau. Il est recommandé de tenir les lames des ciseaux horizontalement ou inclinées vers le haut.
- Pour détacher le tissu conjonctif, soulevez la peau avec une paire de forceps tout en maintenant le tissu sous-jacent en place avec l’autre paire. Épinglez l’échantillon à travers la peau pour aider à exposer la poitrine et l’abdomen (Figure 2).
REMARQUE: Trop d’étirement lors de l’épinglage, de la coupe ou du grattage peut entraîner des lésions tissulaires.
- Prenez une photo des muscles exposés, puis grattez doucement les muscles pour exposer les côtes.
- Prenez une photo des côtes exposées. Séparez les côtes du diaphragme et coupez les côtes des deux côtés aussi loin que possible sur l’axe latéral vers le cou.
- Exposez le cœur en enlevant les côtes coupées. Prenez une photo du cœur.
- Retirez le thymus en le pelant avec une paire de pinces. Utilisez l’autre paire de pinces pour stabiliser la base du thymus afin d’éviter de déchirer les vaisseaux sous-jacents. Prenez des photos du cœur et des grands vaisseaux.
REMARQUE: L’utilisation de broches pour étirer certaines structures adjacentes peut aider à obtenir de meilleures vues d’imagerie. De plus, prenez des photos séparées axées sur les grandes artères, le cœur et d’autres structures d’intérêt, car elles peuvent ne pas être nettes ensemble.
- Analysez l’abdomen.
- Tirez sur le diaphragme pour l’enlever et exposer le foie. Prenez une photo.
- Épinglez le foie pour exposer l’estomac et le pancréas. Prenez une photo.
- Coupez l’œsophage. Enlevez le côlon et les intestins en les tirant avec une pince. Coupez juste au-dessus du foie et retirez-le pour révéler les reins et les glandes surrénales. Prenez une photo.
NOTE: Les organes prélevés doivent être conservés dans la solution fixatrice.
- Isolez le thorax pour l’analyse ECM.
- Coupez le thorax inférieur le long d’une ligne droite entre le foie et les poumons. Coupez la tête assez haut pour ne pas couper les ramifications des artères carotides.
- Retirez délicatement les côtes latérales tout en maintenant les côtes dorsales et la colonne vertébrale. Pelez et grattez la graisse dorsale.
- Détachez le thorax du reste du corps et placez-le dans une solution tamponnée au formol à 10%.
3. Intégration
- Décanter le fixateur dans une bouteille de déchets dangereux appropriée. Lavez les échantillons avec 1x PBS pendant 15 min trois fois.
- Utilisez des concentrations croissantes d’éthanol et de xylène pour déshydrater les échantillons. La durée de toutes les étapes suivantes dépend du stade des embryons. Veuillez consulter le tableau 2 pour plus de détails.
NOTE: Des précautions doivent être prises lors du changement de solutions pour éviter d’endommager les échantillons. Les paramètres optimaux pour le traitement des échantillons peuvent être ajustés empiriquement. Le xylène dissout certains plastiques; Des instruments et des récipients en verre doivent être utilisés.
- Remplacer le xylène par de la paraffine pendant la durée souhaitée. Laisser les bouteilles dans un incubateur à 65 °C pendant la durée appropriée (tableau 2).
- Utilisez de la paraffine fraîche pour incorporer les échantillons dans la position souhaitée.
NOTE: Il est recommandé d’orienter l’échantillon au milieu du bloc de paraffine, avec sa face dorsale vers le haut et la face postérieure vers l’avant du bloc. Lorsque vous orientez l’échantillon, n’oubliez pas que l’échantillon est incorporé avec le bloc à l’envers.
4. Microscopie confocale épiscopique (ECM)
REMARQUE: Après une intégration appropriée, les embryons subissent une collecte d’images en série via ECM pour l’analyse histopathologique. Des lames individuelles peuvent être récupérées à partir du microtome pour des études plus approfondies.
- Sortez le bloc de paraffine du congélateur à -20 °C et retirez les moules métalliques.
- Utilisez une lame de rasoir pour couper la cire sur les bords et à l’arrière de la cassette. Couper la cire entourant l’échantillon jusqu’à ce qu’elle soit enfermée dans un petit carré de cire attaché à la cassette.
REMARQUE: Faites preuve d’une extrême prudence lorsque vous manipulez des lames.
- Utilisez le levier métallique pour serrer le bloc de paraffine contre l’étape de tranchage du microtome. Sélectionnez la fonction MAN (manuelle) en mode Exécution, relevez la surface de la paraffine près de la lame et exécutez quelques diapositives pour vous assurer que la lame entre en contact avec le bloc de paraffine.
- Ouvrez l’application LAS AF et sélectionnez MatrixScreener. Sélectionnez Single Regular Matrix et chargez le modèle approprié précédemment enregistré. Cliquez sur le bouton Quick LUT pour passer à l’ombre blanche et orange.
- Sélectionnez Configurer les tâches et faites glisser le laser visible de 405 nm au maximum. Faites correspondre le bord gauche du bloc de spectre à la ligne de 405 nm et faites glisser le bord droit vers la ligne de 800 nm. Cochez l’option Sténopé et démarrez la vue En direct .
- Ajustez la position de la projection laser pour centrer l’échantillon sur l’écran et réglez le bouton de zoom à ~20x. Pour optimiser la résolution, réglez le gain sur 1 250 V et maximisez la zone bleue à l’aide du bouton de mise au point ; Ensuite, réinitialisez le gain à environ 750 V pour l’imagerie.
REMARQUE: Les valeurs spécifiques peuvent varier en fonction de l’état de l’embryon.
- Basculez la méthode de coupe sur Auto, définissez l’épaisseur à environ 50 μm et exécutez les glissières. Arrêtez de couper lorsque les poumons et les voies respiratoires sont en vue.
- Choisissez une épaisseur de coupe comprise entre 8 et 10 μm et arrêtez la vue En direct . Ouvrez Microtome Communicator pour démarrer l’imagerie. Assurez-vous que le dossier de stockage temporaire est vide avant de collecter des images.
- Arrêtez de couper lorsqu’aucune structure cardiaque supplémentaire n’est visualisée. Fermez l’application Microtome Communicator et exportez le fichier temporaire dans une série d’images .tiff via le logiciel de traitement d’image pour des reconstructions 3D ultérieures.
5. Reconstruction tridimensionnelle (3D)
REMARQUE: Le but de la reconstruction 3D est de traiter une pile d’images 2D de l’imagerie ECM en vidéos 3D dans les orientations coronale, sagittale et transversale et d’utiliser les vidéos 3D pour le diagnostic des anomalies structurelles et anatomiques dans les échantillons.
- Ouvrez la pile d’images ECM dans le logiciel de traitement d’image.
- Faites glisser et déposez l’image des fichiers dans le logiciel de traitement d’image. Retournez les images ECM horizontalement en sélectionnant Image > Transformer > Retourner horizontalement dans la barre de menus.
- Enregistrez l’image retournée et fermez le logiciel de traitement d’image.
- Importez la pile d’images ECM dans le logiciel de visualisation DICOM.
- Faites glisser et déposez les images ECM retournées horizontalement dans le logiciel de visualisation DICOM. Assurez-vous qu’il y a une bordure bleu clair autour de la liste d’exemples, sinon des images peuvent être ajoutées à un dossier d’exemple existant.
- Sélectionnez les liens ou les fichiers à copier dans la base de données lorsque la fenêtre contextuelle apparaît. Un nouvel exemple apparaîtra dans la liste d’exemples avec le même nom que le fichier copié dans le logiciel de visualisation DICOM.
- Cliquez sur le fichier nouvellement ajouté pour l’ouvrir.
- Effectuez une reconstruction 3D.
- Une fois le fichier ouvert, cliquez sur le menu Outils de reconstruction 2D/ 3D de la barre d’outils et sélectionnez 3D MPR.
- Pour la résolution Pixel X et la résolution Pixel Y, entrez la résolution de l’image en donnant le zoom utilisé lors de l’imagerie ECM. Pour l’intervalle de tranche, entrez l’épaisseur de tranche utilisée pour couper pendant l’imagerie ECM.
REMARQUE: La résolution de la caméra change en fonction du zoom de l’appareil photo et peut différer d’un appareil photo à l’autre.
- Utilisez les différents outils de l’onglet Outils sur le côté gauche pour ajuster les piles d’images comme vous le souhaitez.
- Utilisez l’outil WW/WL pour ajuster la largeur et le niveau de la fenêtre. Cliquez et faites glisser l’outil sur l’image vers le haut pour diminuer la luminosité de l’image et vers le bas pour l’augmenter. Cliquez et faites glisser l’outil sur l’image vers la droite pour réduire le contraste de l’image et vers la gauche pour l’augmenter.
Remarque : Les paramètres WW/WL optimaux pour une structure peuvent être sous-optimaux pour une autre. Pour cette raison, il est recommandé de créer des vidéos séparées pour afficher différentes structures.
- Utilisez l’outil Panoramique pour faire glisser les images dans les positions souhaitées. Utilisez l’outil Zoom pour agrandir ou réduire l’image comme vous le souhaitez et l’outil Faire pivoter pour faire pivoter l’image comme vous le souhaitez.
REMARQUE: L’agrandissement des images peut entraîner une diminution de la qualité de l’image. Soyez prudent lorsque vous faites pivoter des images, car cela pourrait faire basculer les axes.
- Cliquez sur l’axe coloré du premier panneau et faites-le glisser. Remarquez comment la rotation de cet axe modifie l’orientation des deux autres panneaux. Faites pivoter les axes des trois panneaux jusqu’à ce que les trois panneaux représentent des vues coronales, sagittales et transversales de l’échantillon.
REMARQUE: Lors de la réorientation des échantillons, maintenez une orientation antérieure / postérieure correcte.
- Générez des vidéos.
- Une fois que les trois panneaux sont correctement positionnés, orientés et éclairés, cliquez sur le panneau représentant la vue coronale.
- Cliquez sur Exportation de film sur le côté droit de la barre de menus. Cliquez sur Batch et faites glisser les curseurs From et To pour englober toute la région d’intérêt. Pour Intervalle, sélectionnez l’option Identique à Épaisseur . Enregistrez la vidéo en indiquant l’orientation de la vue.
- Regardez la vidéo pour voir si les structures d’intérêt peuvent être identifiées adéquatement. Si ce n’est pas le cas, utilisez les outils (étape 5.4) pour réajuster les vidéos si nécessaire et réenregistrer la vidéo.
- Répétez l’étape 5.6 pour les vues transversales et sagittales. Diagnostiquez les échantillons à l’aide de vidéos reconstruites.
REMARQUE : Regardez attentivement les vidéos dans chaque orientation pour évaluer complètement si l’échantillon présente des anomalies anatomiques ou des phénotypes de maladie (Figure 3).