Un modèle de brûlure porcine pour étudier le processus de cicatrisation dans plusieurs brûlures profondes

Résumé

Ce protocole décrit un modèle reproductible de brûlure multi-profondeur chez un miniporc du Yucatan.

Résumé

La cicatrisation des brûlures est un processus complexe et long. Malgré une vaste expérience, les chirurgiens plasticiens et les équipes spécialisées dans les centres de brûlures sont toujours confrontés à des défis importants. Parmi ces défis, l’étendue des tissus mous brûlés peut évoluer dans la phase précoce, créant un équilibre délicat entre les traitements conservateurs et l’ablation des tissus nécrosés. Les brûlures thermiques sont le type le plus courant, et la profondeur de combustion varie en fonction de plusieurs paramètres, tels que la température et le temps d’exposition. La profondeur de la brûlure varie également dans le temps, et l’aggravation secondaire de la « zone d’ombre » reste un phénomène mal compris. En réponse à ces défis, plusieurs traitements innovants ont été étudiés, et d’autres en sont aux premiers stades de développement. Les nanoparticules dans les pansements modernes et la peau artificielle sont des exemples de ces thérapies modernes encore en cours d’évaluation. Dans l’ensemble, le diagnostic et le traitement des brûlures nécessitent des avancées substantielles, et les équipes de recherche ont besoin d’un modèle fiable et pertinent pour tester de nouveaux outils et thérapies. Parmi les modèles animaux, les porcs sont les plus pertinents en raison de leurs fortes similitudes dans la structure de la peau avec les humains. Plus précisément, les mini-porcs du Yucatan présentent des caractéristiques intéressantes telles que la pigmentation de la mélanine et la croissance lente, ce qui permet d’étudier des phototypes élevés et une guérison à long terme. Cet article vise à décrire un protocole fiable et reproductible pour l’étude des brûlures multi-profondeurs chez les miniporcs du Yucatan, permettant un suivi à long terme et fournissant un modèle pertinent pour le diagnostic et les études thérapeutiques.

Introduction

Les brûlures sont un problème majeur de santé publique et touchent plus de 480 000 patients aux États-Unis chaque année, selon le National Burn Repository ^1,2. Cela conduit à plus de 50 000 hospitalisations annuelles pour des cas complexes non mortels nécessitant des soins approfondis². De plus, les brûlures sont une cause fondamentale de mortalité et de morbidité militaires et sont responsables de 10 à 30 % des pertes militaires ^3,4. La prise en charge des brûlures est restée pratiquement inchangée pendant longtemps, malgré ses impacts immenses et divers sur les patients, allant du physique au psychologique et émotionnel⁵.

Le diagnostic initial et l’évaluation des brûlures conduisent à une classification de base en fonction du type de brûlures (première, deuxième et troisième) ou de la profondeur des tissus touchés (brûlures superficielles, d’épaisseur partielle et profondes)^6,7,8. Les brûlures d’épaisseur partielle (premier et deuxième degré) impliquent l’épiderme et différentes profondeurs du derme (derme superficiel ou profond, c’est-à-dire brûlures superficielles et profondes au deuxième degré)⁹. En particulier, les lésions des appendices dans le derme profond excluent la possibilité de réépithélialisation de l’épithélium^{annexiel 10}. Par définition, les brûlures de pleine épaisseur atteignent la graisse sous-cutanée, le fascia et/ou le muscle sous-jacent (brûlures au troisième degré), et parfois l’os (également appelées brûlures au quatrième degré)^11,12.

À la suite d’une hospitalisation, les grands brûlés bénéficient d’une prise en charge particulière d’une stratégie consistant en un équilibre délicat entre débridement et préservation des tissus. Les tissus mous endommagés et/ou infectés secondairement doivent être progressivement retirés jusqu’à ce que les tissus sains soient exposés, ce qui permet l’utilisation de pansements spécifiques et de greffes de peau pour améliorer le processus de guérison 13,14,15,16. Pourtant, la prudence est de mise pendant la chirurgie pour éviter l’ablation involontaire du tissu cicatrisant et réduire les complications pour une récupération optimale. Biologiquement, les brûlures présentent une zone nécrotique centrale entourée d’une zone d’ombre ou de stase, indiquant une ischémie potentiellement réversible. Cette zone peut soit se détériorer, entraînant une zone de nécrose étendue, soit guérir en inversant le processus apoptotique^17,18. Cette gravité variable des brûlures présente des défis pour les chirurgiens qui doivent l’évaluer avec précision, ce qui complique l’équilibre entre les traitements conservateurs et l’excision chirurgicale¹⁹. À ce jour, aucun outil efficace n’est disponible pour aider à caractériser cette « zone d’ombre » avant la conversion de brûlage. Le développement de tels outils est crucial pour optimiser cet équilibre délicat.

Plusieurs traitements ont été testés pour aider à réduire la conversion des brûlures secondaires. Pourtant, aucune thérapie spécifique n’est actuellement disponible en clinique¹⁸. Parmi les autres exemples de progrès dans le traitement des brûlures, citons le développement de pansements et de nanomatériaux modernes^20,21, la peau issue de l’ingénierie tissulaire^22,23 et de nouvelles approches de culture épidermique^24,25. De plus, la chirurgie reconstructive moderne et les lambeaux fasciocutanés ont amélioré la gestion des séquelles à long terme, en particulier les contractures de brûlure après la cicatrisation pathologique des zones de plis^26,27. Ces avancées offrent des perspectives prometteuses pour les patients brûlés, améliorant leurs stratégies de traitement et leur qualité de vie, mais des résultats récents montrent que l’impact fonctionnel reste encore substantiel, tant dans les domaines physique que psychologique²⁸. Dans l’ensemble, la demande de progrès innovants dans le diagnostic et le traitement des brûlures est importante.

Dans l’ensemble, de nombreuses approches visent à améliorer le diagnostic, la prise en charge et le traitement des cas de brûlures complexes, et les chercheurs ont besoin d’un modèle reproductible et pertinent pour tester ces nouvelles approches. En raison de sa complexité biologique, impliquant plusieurs organes et des réactions systémiques, aucun modèle in vitro ne s’est avéré pertinent pour étudier le processus de brûlure²⁹. Les modèles de rongeurs ont montré des divergences majeures avec les humains en raison de différences majeures dans la biologie, l’architecture de la peau, l’élasticité et le manque d’adhérence aux structures sous-jacentes²⁹. En revanche, le modèle porcin s’est avéré pertinent en raison de la similitude structurelle de la peau porcine avec la peau humaine 30,31,32. Il présente une vascularisation, une composition de fibres élastiques et un moment de renouvellement similaires. De plus, le follicule pileux et les annexes apocrines permettent une réépithélialisation insulaire, comme on peut l’observer dans les brûlures superficielles cliniques^33,34. Plus précisément, les modèles de mini-porcs du Yucatan offrent des caractéristiques intéressantes, ce qui les rend pertinents pour l’étude de la peau pigmentée³⁵ et des résultats à long terme avec des changements physiques minimes³⁶.

L’objectif de cet article est de décrire un modèle fiable de brûlures à plusieurs degrés chez les porcs du Yucatán, permettant d’étudier plusieurs brûlures au deuxième et au troisième degré sur le même sujet. Il s’agit d’un modèle pertinent et reproductible pour étudier les innovations diagnostiques et thérapeutiques pour la prise en charge des brûlures. De plus, ce modèle présente différents types et gravités de brûlures, un suivi à long terme permettant d’étudier la contracture des brûlures et la cicatrisation pathologique, et le comportement différentiel de la peau pigmentée, qui est connu pour avoir des caractéristiques spécifiques.

Protocole

Tous les travaux sur les animaux ont été effectués conformément à la liste^{de contrôle 37} de l’ARRIVE (Animal Research : Reporting In Vivo Experiments) et étaient conformes au comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux (IACUC) du Massachusetts General Hospital en vertu du protocole #2021N000271. Des soins sans cruauté ont été prodigués aux animaux, conformément au Guide pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire³⁸. Cinq miniporcs femelles du Yucatán de 30 kg ont été utilisés pour ces expériences. Les animaux ont été obtenus d’une source commerciale (voir la Table des matières).

1. Soins préopératoires et anesthésie

1. Faites jeûner les animaux pendant 12 h avant l’anesthésie générale.
2. Initier l’anesthésie par une injection intramusculaire de 2 à 4 mg/kg de chlorhydrate de tilétamine et de chlorhydrate de zolazépam et de 1 à 2 mg/kg de xylazine, suivie d’une inhalation d’isoflurane (2 à 3 % dans l’oxygène) (voir le tableau des matériaux) pour maintenir l’anesthésie pendant la procédure.

2. Conception et randomisation des brûlures

1. Afin d’étudier à la fois les brûlures partielles et totales avec des contrôles négatifs sur le même animal (pas de variation interindividuelle), créez huit plaies sur le dos de chaque porc dans la région paravertébrale. Effectuez trois plaies d’épaisseur complète, trois plaies d’épaisseur partielle et deux plaies de contrôle.
2. Numérotez les plaies de 1 à 8 et effectuez une randomisation pour attribuer différents degrés de brûlure (épaisseur partielle, épaisseur totale, contrôle) à différents emplacements anatomiques sur le dos.
   REMARQUE : La randomisation de chaque plaie (profondeur et emplacement) est effectuée pour améliorer la signification : Le derme du porc est connu pour varier en termes d’épaisseur et de composition en collagène³⁹. Par conséquent, la randomisation sur chaque animal est utilisée pour réduire les biais potentiels.

3. Délimitation de la plaie de tatouage

REMARQUE : La première procédure consiste à créer des tatouages circulaires sur le dos du porc afin de localiser et de numéroter les plaies aléatoires (Figure 1). Ceci est effectué deux jours avant la procédure de brûlure initiale pour permettre une meilleure acclimatation, mais il peut être effectué le jour de la procédure de brûlure.

1. Après l’anesthésie (voir l’étape 1) et l’intubation orotrachéale en position couchée⁴⁰, placez le porc en position couchée et placez des cales molles (draps) sous l’animal pour son confort et sa stabilisation (sous les membres antérieurs, la zone ombilicale et les membres postérieurs)⁴¹. Placez une couverture chauffante à air pulsé sur la tête et le cou de l’animal pour maintenir une température corporelle adéquate.
2. Placez une ligne droite au centre sur le dos du cochon pour permettre la symétrisation des dessins.
3. Tracez deux lignes verticales à l’aide d’un stylo dermographique (voir Table des matières) de part et d’autre de la ligne centrale, placée à 6,5 cm latéralement de celle-ci. Les deux lignes latérales serviront à placer le centre des cercles.
4. Dessinez chaque paire de cercles de 4,5 cm de diamètre de manière symétrique, en gardant une distance minimale de 4 cm entre deux cercles distincts (Figure 1A).
5. Une fois les dessins réalisés, effectuez une préparation cutanée en une seule étape (povidone iodée 7,5%) pour diminuer la flore bactérienne de la peau.
6. Effectuez la procédure de tatouage⁴² de huit cercles de 4,5 cm à l’aide d’une machine à tatouer à l’aiguille, d’encre noire stérile et d’une aiguille stérilisée à 5 pointes (voir le tableau des matériaux). Le résultat final est présenté à la figure 1B.
7. En cas de procédure de création de brûlure retardée, appliquez une pommade antibiotique triple sur les tatouages et couvrez-la de pansements adhésifs transparents.

4. Création de brûlure et pansement avancé

REMARQUE : Des brûlures seront créées en plaçant le bloc de laiton en contact avec la peau à l’endroit dédié (randomisation) pendant 30 s (invariable). La température déterminera la profondeur de combustion.

1. Le jour de la procédure de brûlure, une fois que l’animal est anesthésié et placé en position couchée comme indiqué à l’étape 1, placez des blocs cylindriques de laiton dans des récipients en acier inoxydable remplis de billes d’aluminium (voir le tableau des matériaux). Placez les récipients sur une plaque chauffante à température contrôlée. Réglez une plaque chauffante à 65 °C (pour les brûlures d’épaisseur partielle) et la seconde à 93 °C (pour la combustion d’épaisseur totale, Figure 2).
   REMARQUE : Le récipient peut être conservé au sec pour éviter les brûlures (2-3 h nécessaires pour atteindre l’équilibre de température) ou à moitié rempli d’eau (30 min pour atteindre l’équilibre de température). Si de l’eau est utilisée, les blocs de laiton doivent être soigneusement séchés avant l’étape 4.5 afin d’éviter les brûlures ultérieures dues aux brûlures.
2. Insérez un thermomètre dans le cylindre en laiton par son ouverture centrale pour surveiller sa température à cœur et confirmez la température de surface avec un pistolet à température. Si nécessaire, augmentez la température de la plaque chauffante à 65 °C ou 93 °C dans le cylindre malgré une dissipation mineure de la chaleur.
   REMARQUE : Une feuille d’aluminium peut être utilisée pour couvrir le récipient et minimiser davantage la dissipation de chaleur, atteignant la température souhaitée plus rapidement.
3. En parallèle, placez l’animal en position couchée pour la procédure de brûlure, similaire à la procédure de tatouage (étape 3.1).
4. Une fois que l’animal est prêt en position couchée, préparez la peau en trois étapes (povidone iodée 7,5%, solution saline 0,9%, séchage).
5. Saisissez le bloc de laiton avec des gants résistants à la chaleur et placez-le sur l’endroit dédié au tatouage, en fonction de la randomisation. Démarrez la minuterie dès que le bloc de laiton touche la peau. Veillez à ne pas appliquer plus de pression sur la peau que le poids du bloc de laiton.
6. Après 30 s, retirez le bloc de laiton de la peau et remettez-le dans son récipient chauffant dédié. Surveillez la température jusqu’à ce qu’elle atteigne la cible et répétez la procédure pour toutes les plaies.
7. Effectuez un pansement multicouche avancé pour assurer la stabilité du pansement une fois que l’animal s’est rétabli.
   1. Placez une gaze imprégnée de pétrole sur chaque emplacement de combustion, y compris les témoins, et couvrez-la d’une gaze non tissée sèche et d’un grand pansement adhésif transparent.
   2. Vaporisez une teinture de solution de benjoin sur la peau environnante pour une meilleure adhérence des pansements transparents sur la peau.
   3. Enveloppez l’animal dans un pansement adhésif auto-adhésif tout en faisant attention à ne pas trop le serrer (restriction des volumes pulmonaires).
   4. Complétez le pansement en ajoutant une dernière couche de jersey tubulaire (taille adaptée à l’animal) (voir tableau des matériaux). Des vestes de porc ajustées sur mesure peuvent également être utilisées si l’animal n’est pas en mesure de garder l’habillage propre pendant la durée de l’étude
   5. Assurez-vous d’une analgésie correcte en plaçant un timbre transdermique d’opioïdes (fentanyl) sur le cou de l’animal après l’injection d’une dose unique de buprénorphine (0,05-0,1 mg/kg, IM) et d’une dose unique de carprofène (2-4 mg/kg, IM).
   6. Après chaque anesthésie, surveiller étroitement les animaux jusqu’à 2 h après la guérison. Utilisez un coussin chaud si nécessaire et fournissez de la nourriture librement une fois la position debout complète atteinte.

5. Escharotomie de brûlure pleine épaisseur

REMARQUE : Entre 1 et 3 jours postopératoires, les animaux recevront une excision chirurgicale de l’escarre sur toute leur épaisseur à la suite des brûlures au troisième degré.

1. Après une préparation similaire de l’animal, y compris l’anesthésie, l’intubation et la mise en position couchée de l’animal, préparez la peau via la préparation de la peau en trois étapes, effectuez un drapé stérile du dos de l’animal.
2. Effectuez des biopsies à l’emporte-pièce de 4 mm (voir tableau des matériaux) sur la plaie pour confirmer le type de blessure.
3. Réaliser l’escharotomie ^43,44 par une incision circulaire de l’escarre à l’aide d’une lame de scalpel stérile (n°15) jusqu’à atteindre le derme profond.
4. Saisissez fermement un côté de l’escarre à l’aide d’une paire de pinces à tissu Adson stériles (avec 2/1 dents) (voir le tableau des matériaux) et attachez-le vers le haut pour révéler la limite profonde de l’escarre.
5. Poursuivez l’escharotomie à l’aide de la lame du scalpel tout en restant dans le même plan à l’intérieur du derme profond/fascia sous-jacent. Un derme qui saigne est considéré comme un signe de viabilité tissulaire.
   1. Si une artériole est coupée pendant le processus, effectuez une cautérisation minimale à l’aide d’une pince de coagulation bipolaire (voir le tableau des matériaux). ATTENTION : Une cautérisation extensive du lit de la plaie créée peut entraîner un retard de cicatrisation et doit être strictement évitée.
6. Mettez une première série de guaze sec sur le lit de la plaie pendant 5 minutes pour favoriser l’hémostase locale avant de placer le pansement définitif.
7. Pansez les plaies de la même manière que précédemment (étape 4.7), avec l’ajout de plusieurs gazes sèches pour remplir la cavité. Appliquez les mêmes couches que celles mentionnées précédemment : Teinture de benjoin en spray, pansement adhésif transparent, pellicule autocollante, jersey tubulaire.
8. Administrer l’analgésie en changeant le timbre transdermique opioïde et en injectant du caprofène (2-4 mg/kg, IM).

6. Pansements de suivi

REMARQUE : Les pansements subséquents sont effectués tous les 2 à 7 jours, selon la conception du traitement expérimental et la tolérance de l’animal. Les pansements peuvent être arrêtés au bout de 21 jours pour permettre la réépithélialisation en milieu sec et améliorer la tolérance de l’animal. Alternativement, si le groupe de traitement nécessite un environnement humide ou mouillé, les pansements peuvent être prolongés jusqu’à la fin de l’étude. La période de suivi a été prolongée jusqu’à 10 semaines afin d’étudier à la fois les processus de guérison aigus et prolongés.

1. Anesthésier l’animal pendant une courte période et le placer en position couchée avec un cône nasal (isoflurane 2-5 L/min).
2. Retirez les pansements précédents et nettoyez les plaies à l’aide d’une solution saline stérile à 0,9 % et d’une gaze stérile.
3. Appliquer le traitement expérimental le cas échéant.
4. De même, effectuez des biopsies ultérieures au cours de cette procédure si l’étude l’exige. L’animal doit ensuite recevoir des analgésiques tels que le carprofène (2-4 mg/kg, IM, effet 24 h).
5. Couvrez tous les emplacements des plaies, y compris les plaies témoins, avec de la gaze imprégnée de pétrole ou équivalente, de la gaze sèche non tissée et un pansement transparent adhésif.

Résultats

Les figures 2A, B montrent les résultats de multiples brûlures sur le dos d’un mini-porc du Yucatàn. Les plaies (I) et (VII) sont des plaies témoins (37 °C). Plaies au deuxième degré (II ; III et VIII) se manifestent par des rougeurs intenses et des cloques. En revanche, les plaies au troisième degré (IV ; V; et VI) sont pâles et indurés à la palpation. Il est à noter que la blessure VIII semble intermédiaire entre le deuxième et le troisième degré : pour les besoins d’une étude en cours, nous avons augmenté le temps de contact à 45 s à 65 degrés. La figure 2C montre l’aspect des plaies suite à l’escharotomie au 3e jour postopératoire. Une clorectomie a été pratiquée sur les plaies du deuxième degré, et une excision « en bloc » du tissu brûlé induré a été pratiquée sur les plaies du troisième degré, afin de créer un lit de plaie viable pour la cicatrisation secondaire. Une cautérisation minime du plexus dermique a été réalisée si le saignement ne s’arrêtait pas spontanément. Les figures 2D-F montrent l’aspect des blessures aux points temporels suivants (semaine 2, semaine 3 et semaine 7, respectivement).

Les résultats histologiques sont présentés à la figure 3 (H&E, 5,5x et 20x). La peau témoin (Figure 3A,B) montre un épiderme intact (support bleu), comprenant une couche cornée (flèche bleue) adhérente au reste du tissu cutané. Le derme présente une éosinophilie homogène rose pâle (collagène et fibres élastiques - astérisque rouge). Les brûlures au deuxième degré (Figure 3D,E) révèlent une perte de la couche cornée par rapport aux témoins (plan de clivage, correspondant aux vésicules). Le derme superficiel présente une éosinophilie plus forte et des fissures/fractures dans les structures dermiques (flèches bleues). Les vaisseaux sanguins profonds sont préservés (flèche rouge). Les brûlures au troisième degré (Figure 3G,H) montrent des lésions étendues avec une éosinophilie accrue du derme aussi longtemps que des fractures cutanées sévères (flèches bleues), atteignant le derme profond jusqu’à l’hypoderme (vacuité adipocytaire, astérisque vert). Enfin, la coloration trichrome (Figure 3C,F,I) permet une meilleure évaluation du tissu conjonctif. Il utilise les différences de colorabilité du collagène dénaturé par la chaleur pour montrer la profondeur de la brûlure. La figure 3C montre clairement les traits bleus dans le derme intact de la biopsie de la plaie témoin avec la couche supérieure de l’épiderme. Cela contraste avec la brûlure au deuxième degré (Figure 3F), où la perte d’épithélium s’accompagne d’une dénaturation du collagène dans la couche supérieure du derme (astérisque blanc). Enfin, la plaie au troisième degré (Figure 3I) montre la perte de la couche épidermique avec une coloration rouge importante (flèche jaune) de la couche dermique, indiquant une dénaturation complète du collagène dans cette couche de la peau.

Figure 1 : Positionnement de la salle d’opération, configuration du dispositif de brûlure et conception de l’étude. L’animal est anesthésié, intubé, ventilé et placé en décubitus dorsal. Le bloc de laiton est placé dans le récipient préchauffé rempli de billes d’aluminium +/- d’eau. Un thermomètre est placé au centre du bloc de laiton pour permettre la surveillance de la température centrale. La température visée dépend de la profondeur de combustion visée selon la conception de l’étude. Pour provoquer des brûlures d’épaisseur partielle, un contact de 30 s à 65 °C sans pression supplémentaire est recommandé. Pour les brûlures au troisième degré, un contact de 30 secondes à 93 °C sans pression supplémentaire est recommandé. Les brûlures au deuxième et au troisième degré doivent être randomisées pour éviter les biais dus à l’épaisseur différentielle de la peau. L’emplacement de la plaie pré-tatouée permet une surveillance facile de chaque plaie aléatoire pendant le suivi. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Résultats représentatifs des aspects de la plaie suite à des brûlures multi-profondeurs randomisées chez un Minipig du Yucatan. (A) La procédure de tatouage se fait en le plaçant à l’emplacement des 8 points de la plaie. Chaque emplacement est numéroté pour faciliter le suivi. (B) Aspect des plaies après la création d’une brûlure. Les plaies I et VII sont des plaies témoins, et les plaies II, III et VIII sont des plaies d’épaisseur partielle. Les plaies IV, V et VI sont des plaies au troisième degré. (C) Aspect des plaies après escharotomie des plaies du troisième degré sur le POD3. Une clorectomie a également été pratiquée sur les plaies d’épaisseur partielle. (D) Aspect de la cicatrisation de la plaie sur le POD14 montrant un lit de plaie propre des plaies du troisième degré (II et V) et des îlots de réépithélialisation des appendices cutanés sur les plaies d’épaisseur partielle (III, IV, VI, VII, VIII). (E) Aspect du processus de cicatrisation des plaies sur POD21 montrant une contracture des lits de plaies du troisième degré et une réépithélialisation supplémentaire sur les plaies du deuxième degré. (F) Aspect des plaies sur POD49 montrant une contracture avancée sur les plaies du troisième degré et une épithélialisation subtotale des plaies d’épaisseur partielle avec une hyperpigmentation post-inflammatoire importante. Veuillez noter que les plaies affichées peuvent présenter des cicatrices au site de biopsie. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Résultats histologiques. Résultats représentatifs de l’aspect histologique des plaies [Microscopie optique 10x (A,C,D,F,G,I) et 20x (B,E,H) ; Hématoxyline et éosine (A, B, D, E, G, H) ; Trichrome de Masson (C,F,I)]. La peau témoin (A,B) présente un épiderme intact (support noir), comprenant une couche cornée (flèche noire) adhérente au reste du tissu cutané. Le derme présente une éosinophilie homogène rose pâle (collagène et fibres élastiques - astérisque rouge). La coloration trichrome (C) révèle l’aspect normal de la couche épidermique et du tissu conjonctif et des fibres de collagène dermique. Les brûlures au deuxième degré (D,E) révèlent une perte de la couche cornée par rapport aux témoins (plan de clivage, enlevé lors d’une clojonctomie). Le derme superficiel présente une éosinophilie plus forte et des fissures/fractures dans les structures dermiques (flèches bleues). Les vaisseaux sanguins profonds sont préservés (flèche rouge). Le trichrome (F) révèle une perte de l’épithélium, accompagnée d’une dénaturation du collagène dans la couche supérieure du derme (flèche jaune). Les brûlures au troisième degré (E,F) montrent des lésions étendues avec une éosinophilie accrue du derme aussi longtemps que des fractures cutanées sévères (flèches bleues), atteignant le derme profond jusqu’à l’hypoderme (vacuité adipocytaire, astérisque vert) et une coloration rouge étendue (I, flèche jaune) de la couche dermique avec du trichrome, indiquant une dénaturation complète du collagène. Barres d’échelle : A, D, G, 500 μm ; B,E,H, 100 μm ; C,F,I, 200 μm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Dessin technique du bloc de laiton utilisé pour la création de brûlures. (A) Illustration montrant les dimensions du bloc de laiton qui a été utilisé pour la construction du bloc. Un diamètre de 40 mm permet d’obtenir des plaies de taille optimale tout en permettant de concevoir 8 plaies sur un mini-porc du Yucatan de 20 à 30 kg. (B) Schéma montrant l’aspect final du bloc de laiton avec un tunnel central permettant au thermomètre de mesurer la température à cœur du bloc. (C) Image montrant le bloc de laiton chauffé à 65 °C, tel qu’affiché par le thermomètre à mercure. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Discussion

La cicatrisation des plaies à la suite de brûlures est un long processus qui peut prendre jusqu’à plusieurs mois, avec diverses options de traitement et considérations pour les soins aux patients ^2,13. Afin de l’étudier, un modèle fiable et reproductible est nécessaire. Plusieurs modèles d’animaux ont été décrits, notamment des rongeurs 29,45,46 et des porcs ^29,47. Le modèle porcin est plus pertinent en raison de ses similitudes avec la structure de la peau humaine^34,48. La taille d’un porc adulte signifie que plusieurs blessures peuvent être pratiquées sur le même animal, ce qui augmente la signification statistique et élimine la variabilité interindividuelle entre les traitements expérimentaux et leurs témoins⁷. Nous vous recommandons de choisir les sujets en fonction du poids et pas nécessairement de l’âge. Le modèle actuel permet d’effectuer jusqu’à 8 plaies tout en restant inférieur à 10% de la surface totale du corps. Cela permet de rester à l’écart des conséquences hémodynamiques, ainsi que de la douleur gérable.

Un point critique est lié à la race. Alors que la plupart des protocoles porcins existants utilisent des porcs Yorkshire 29,31,47,48, nous avons développé le modèle Yucatan Minipig pour plusieurs raisons. Tout d’abord, cette race de mini-porc montre peu de croissance au cours des mois suivants^36,49. Cela permet de minimiser la variation de la taille de la plaie liée à la croissance et, par conséquent, d’améliorer la comparaison intra-individuelle. La variation de poids plus faible par rapport aux porcs Yorkshire assure également une meilleure optimisation et un meilleur dosage des médicaments anesthésiques. Deuxièmement, la grande quantité de mélanine est pertinente pour l’étude des réactions cutanées pigmentées aux brûlures et à la guérison, ce qui suggère une meilleure applicabilité aux phototypes humains 3 à 6 35,50,51. Rice et al. ont constaté des différences de guérison substantielles entre le Yucatan et les porcs blancs domestiques après des dermabrasions comme traitement des brûlures chimiques⁵². De plus, les phototypes plus élevés ont montré cliniquement des taux plus élevés de cicatrices pathologiques, telles que l’hypertrophie et les chéloïdes 53,54,55, bien que la race Red Duroc semble rester la plus précise pour l’évaluation des cicatrices hypertrophiques ^34,56. De plus, l’épiderme cicatrisant pigmenté facilite également la mesure du processus de réépithélialisation à partir des marges externes ainsi que des annexes. Enfin, ce modèle montre des signes évidents d’hyperpigmentation post-inflammatoire (Figure 2D-F), ce qui est également intéressant pour des recherches ultérieures. D’autres auteurs ont utilisé ce modèle mini-porc pour étudier la toxicité cutanée pharmacologique et la phototoxicité et ont trouvé des valeurs prédictives impressionnantes de sécurité et d’efficacité pour les résultats humains de 89 % et 100 %, respectivement⁵⁷ %. Si ces caractéristiques soulignent la pertinence du modèle du mini-porc du Yucatan pour l’étude de la cicatrisation des plaies, la littérature dans le domaine spécifique des brûlures reste pauvre. Il est donc apparu nécessaire de décrire un modèle reproductible pour permettre l’étude de la cicatrisation des brûlures et des différentes interventions diagnostiques et thérapeutiques.

Des protocoles antérieurs ont été décrits pour étudier les brûlures dans le modèle porcin. Branski et ^coll.58 ont publié en 2008 un modèle pour les brûlures par contact thermique de pleine épaisseur à l’aide d’une barre d’aluminium chauffée à 200 °C. Leur technique, inspirée de plusieurs publications antérieures, mettait en œuvre une pression contrôlée à l’aide d’une seringue de 50 ml fixée à la barre d’aluminium. Bien que cette caractéristique semble pertinente puisque la pression influence l’étendue des brûlures, la précision de leur dispositif pourrait manquer de précision (la pression de l’opérateur sur la seringue elle-même n’est pas prise en compte, et le niveau de pression basé sur les changements de position du piston). Plus récemment, Kim et ^coll.59 et Seswandhana et ^coll.60 ont démontré des brûlures reproductibles à l’aide d’un appareil personnalisé doté d’un appareil chauffé électriquement et d’un contrôle de la température. Leurs deux appareils comprenaient une surveillance de la pression mesurant les forces vers le bas. La boucle de rétroaction, telle que décrite par Kim, permet de maintenir les températures centrales et de surface pendant le contact. Les deux auteurs ont montré une bonne corrélation entre la profondeur de combustion et la pression, soulignant l’importance du contrôle de la pression. Nous avons choisi de ne pas appliquer de pression supplémentaire sur le bloc de laiton autre que son poids, et l’action de l’opérateur est simplement stabilisatrice. L’objectif était de simplifier le modèle et de minimiser le nombre de variables. Fan et ^coll.61 ont décrit un modèle similaire utilisant un fer à souder modifié rempli de glycérine, qui présente l’inconvénient de créer une résistance thermique interfaciale supplémentaire. Les blocs ont été fabriqués en laiton avec une capacité thermique spécifique (c) de 395 W/m*K et une conductivité thermique (k) de 134 J/kg*K¹. Par rapport à d’autres métaux courants tels que le fer (c = 490 W/m*K, k = 66 J/kg*K) et l’aluminium (c = 949 W/m*K, k = 240 J/kg*K), ces propriétés permettent d’atteindre plus rapidement la température souhaitée et permettent également de transférer rapidement un maximum de chaleur à la peau pour produire les brûlures. Pour améliorer la reproductibilité, la figure 4 montre les caractéristiques du bloc de laiton utilisé pour la gravure. La figure 4A montre le dessin technique du bloc en laiton avec toutes les dimensions en mm. Comme indiqué, le diamètre extérieur du bloc est de 40 mm x hauteur 151 mm. La ligne pointillée montre un trou coaxial à travers le bloc pour l’insertion d’un thermomètre, avec un diamètre de trou de 9 mm et une profondeur de 128 mm. Les figures 4B et C montrent le thermomètre inséré dans le bloc de laiton pour la mesure de la température à cœur.

L’une des limites du modèle actuel est la persistance des zones non brûlées en raison des reliefs des nervures, ce qui est principalement problématique dans les brûlures d’épaisseur partielle (Figure 2). Cela pourrait influencer le processus de réépithélialisation en fournissant une source centrale de migration des kératinocytes. Cependant, il semble difficile d’éviter ce problème en utilisant des matériaux durs pour créer les brûlures. De plus, la surface totale des zones non brûlées est mineure et le diamètre de 4 cm des blocs de laiton offre une surface de plaie suffisante pour effectuer des études avec de longs suivis malgré des biopsies répétées à l’emporte-pièce.

Une autre variable majeure est le moment de l’escharotomie dans les brûlures de pleine épaisseur, prévue sur POD3 dans ce protocole. Ce point temporel retardé a été choisi afin de cibler la zone d’ombre présentant des lésions tissulaires retardées, également appelée conversion de brûlure dans la pratique clinique^62,63. L’objectif était d’enlever tous les tissus blessés, ce qui a été facilité par la cohésion de l’escarre à ce moment-là. Ce calendrier permet également d’étudier les interventions précoces visant à réduire les lésions retardées de la « zone d’ombre » telles que les agents anti-inflammatoires^64,65,66, la thérapie par cellules souches 18,67,68, la thérapie par le froid⁶⁹ ou l’anticoagulation 65,70,71 jusqu’à 3 jours. De plus, alors que la plupart des auteurs ont décrit de courtes périodes de suivi de 2 à 4 semaines ^29,47, une période de suivi prolongée de 8 à 10 semaines a été adoptée ici, permettant d’étudier non seulement la phase aiguë mais aussi les étapes secondaires de guérison.

Au cours de ce suivi prolongé, les soins postopératoires et le pansement sont essentiels : l’équipe doit être formée pour fournir des soins adéquats à l’animal. La race Yucatán présente souvent une peau sèche et a besoin de recevoir une lotion hydratante plusieurs fois par semaine afin de diminuer le prurit, ce qui est un signe d’inconfort et peut entraîner des automutilations ultérieures des plaies. Le pansement multicouche présenté dans ce manuscrit est le résultat de plusieurs années d’expérience dans des modèles similaires au sein de notre centre ^7,72. Les animaux ne montrent aucun signe d’inconfort ou de douleur. Aucune infection n’a été détectée dans l’étude, mais une surveillance quotidienne pendant les deux premières semaines est toujours nécessaire afin de détecter rapidement ces complications potentielles. Cela met l’accent sur la sécurité et le respect du bien-être animal, qui sont de la plus haute importance dans la recherche moderne. Nous avons choisi d’arrêter les pansements après 3 semaines pour permettre l’exposition à l’air et la réépithélialisation sèche^73,74. Cependant, à l’ère moderne des nanoparticules²⁰ et des gels réticulés³⁵ pour améliorer la cicatrisation des brûlures, des pansements occlusifs continus peuvent être mis en œuvre dans ce protocole.

Enfin, l’une des principales caractéristiques de ce modèle est qu’il permet d’étudier différentes profondeurs de plaies sur un même sujet. Les résultats histologiques confirment la pertinence du protocole à cet égard. Cette caractéristique est intéressante à des fins de diagnostic, telles que les nouvelles technologies permettant de mesurer la profondeur des brûlures, la détérioration pendant la phase initiale ou l’amélioration pendant le processus de guérison, mais aussi pour évaluer les nouvelles thérapies et leur action différentielle dans les brûlures au premier, deuxième et troisième degré. Étant donné que le processus de guérison est substantiellement différent en fonction de la profondeur de la brûlure initiale, ce modèle permet de mesurer les effets différentiels des thérapies potentielles tout en évitant les variations interindividuelles. Cependant, l’une des limites est que le mélange de plusieurs types de brûlures sur le même animal rend impossible l’évaluation des biomarqueurs systémiques tels que les métalloprotéinases, les cytokines pro-inflammatoires et anti-inflammatoires, qui sont connues pour varier en fonction de la profondeur de la plaie et de la surface totale brûlée⁷⁵.

En conclusion, le modèle actuel de brûlure Minipig du Yucatan se distingue par sa capacité à fournir une plate-forme fiable pour étudier la cicatrisation des plaies après des brûlures. Tirant parti de la proximité physiologique entre la peau porcine et la peau humaine, ce modèle porcin offre des avantages distincts, notamment des comparaisons intra-individuelles contrôlées et la capacité de s’adapter à plusieurs types de plaies sur un seul animal. Les techniques reproductibles d’induction des brûlures, le calendrier des interventions et la durée prolongée du suivi sont des points critiques qui renforcent la pertinence clinique et la fiabilité de ce modèle. La peau du Yucatan permet d’étudier des phénomènes spécifiques aux peaux pigmentées, tels que les cicatrices hypertrophiques et l’hyperpigmentation post-inflammatoire. De nouveaux outils de diagnostic visant à orienter le clinicien avec une conversion des brûlures en « zone d’ombre » et des traitements modernes tels que les nanoparticules ou les greffes de peau imprimées en 3D sont des exemples illustrant la nécessité d’un modèle préclinique aussi précieux pour étudier les phases de brûlure aiguës, retardées et à long terme.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Adson pince à tissus	Jarit	130-234
Perles en aluminium	Lab Armor	42370-002	Perles Lab Armor  ;
Chlorhydrate de buprénorphine	Ranbaxy Pharmaceuticals	NDC :12469-0757-01	Buprenex
Carprofène	Pfizer	NADA 141-199	Rymadyl 50mg/ml injectable  ;
Bloc cylindrique en laiton	Fait à la main	N/A	Dessin d’ingénierie inclus dans le manuscrit
Stylo dermographique	McKesson	Marqueur cutané chirurgical Stérile
Jetable #15 Scalpels	Medline	MDS15315	Lames de scalpel
Patch de fentanyl	Mylan	NDC :60505-7082	Système transdermique de fentanyl
Isoflurane  ;	Piramal	NDC :66794-013-25	Isoflurane, USP
McPherson Pince à coagulation bipolaire	Bovie	A842
Poinçons de biopsie assortis Miltex réutilisables et autoclavables (3,4 et 5 mm)	Integra	33-38	Poinçons de biopsie - taille pour s’adapter à l’étude
Gaze non tissée	Starryshine	GZNW22	2 x 2" non tissé 4 plis compresses de gaze médicale
Povidone-Iode	Bétadine	NDC :0034-9200-88	Gommage chirurgical 7,5 %  ;
Solution stérile de chlorure de sodium isotonique 0,9 %	Système Aqualite	RL-2095	Solution saline stérile
Encre	de tatouage Spaulding & Rogers	Noir - 2 oz - #9053
Marqueur de tatouage	Spaulding & Rogers	Special Electric Tattoo Marker
Aiguille de tatouage	Spaulding & Rogers	1310251	Tattoo Aiguille 5 points
Tegaderm Pansement à film transparent	3M	1.628	Grand pansement adhésif transparent
Plaque chauffante à température contrôlée	Cole-Parmer	03407-11	Agitateur à plaque chauffante StableTemp
Thermomètre	American Scientific	U14295	Thermomètre à mercure à tube Chlorhydrate
de tilétamine et de zolazépam	Zoetis	NDC :54771-9050	lélazol
de Benjoin en spray	Smith& Nephew	407000	Spray de couche adhésive
Triple Pommade antibiotique	Fougera	NDC 0168-0012-31	Pommade antibiotique triple
Jersey tubulaire	Medline	NONNET02	Curad Medline Latex Free Elastic Nets
Couverture chauffante	3M	Bair Hugger 750 unité
Bande de gaze occlusive Xeroform	Covidien	8884433301	Pansements à base de vaseline Xeroform
Xylazine	Vetone	NDC :13985-704-10	AnaSed LA
Yucatà ; n miniporcs (femelle, 30 kg)	Sinclair Bio Resources	N/A	Pigmentation complète  ;