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Le protocole décrit dans cette étude décrit une méthode pour induire un TCLr à travers une fenêtre crânienne amincie, qui offre une solution aux lésions cérébrales causées par la préparation de la craniotomie lors de la modélisation conventionnelle du TCC par percussion. En utilisant cette procédure de percussion fluide modifiée avec le dispositif modifié, une précision et une reproductibilité améliorées de l’impact FPI ont été obtenues13. L’impacteur modifié a la polyvalence d’être utilisé à la fois pour la modélisation CHI et FPI, avec ou sans craniotomie du crâne. De plus, la gravité de la blessure est modulée en ajustant les paramètres de la blessure, tels que l’angle de chute du pendule d’impact, ou en ajoutant des coussinets supplémentaires en mousse d’éthylène-acétate de vinyle à cellules fermées de dureté variable à la plaque d’extrémité du pôle de piston.
Le modèle modifié de TCLr offre des avantages significatifs, tels que la production d’une pathologie focale et diffuse sans exposer la durale corticale, ce qui minimise l’inflammation due à l’exposition à la méningée et/ou au FPI direct sur le parenchyme. De plus, ce modèle réduit les variations d’épaisseur et de forme de l’os du crâne pour produire des résultats fiables en matière de blessures. Par conséquent, le modèle modifié de TCLr est efficace et fiable pour simuler des déficits neuropathologiques et comportementaux liés aux symptômes post-commotionnels (SPC) cliniquement pertinents à différents degrés de blessure. En particulier, ce modèle est utile pour étudier les mécanismes pathologiques des TCC qui reposent sur la précision et la reproductibilité des modèles TCC animaux, en particulier pour étudier les mécanismes légers liés aux TCC.
La branche latérale frontale de l’artère cérébrale moyenne de la souris et de la veine raine caudale19, située sous le crâne aminci, permettait une visualisation claire sous la caméra. Après deux percussions rmTBI, chacune à une pression d’environ 2,0 atm, toutes les souris ont présenté des hématomes sous-duraux à 0 DPI. Bien que l’intégrité du crâne aminci ne semble pas être compromise ; cependant, une réduction du nombre de microvaisseaux a été observée parallèlement à des changements dans la morphologie des microvascularisations (figure 2H), comme indiqué précédemment15. À 2 DPI, les hématomes se sont en grande partie résorbés. La mortalité résulte principalement d’un impact alors que la souris est sous anesthésie profonde, ce qui peut prolonger considérablement l’apnée. L’évaluation régulière de la profondeur de l’anesthésie avant l’impact par les réflexes de retrait palpébral et de la patte peut réduire considérablement la mortalité. D’autres facteurs peuvent avoir un impact sur les taux de mortalité après une percussion fluide, notamment la tension de la souris, la dureté du crâne, le sexe et l’âge. Dans une étude précédente utilisant le même protocole rmTBI, une souris C57BL/6J était morte15. Dans ce protocole, seules des souris ICR mâles ont été utilisées pour introduire l’ensemble des procédures.
Des études humaines et animales ont montré que même des impacts répétitifs à la tête peuvent provoquer des lésions microstructurelles généralisées de la substance blanche 20,21,22, qui sont associées à de moins bonnes performances cognitives 21,22. À 7-12 DPI, les TCLr peuvent produire des déficiences de l’apprentissage spatial et de la mémoire, qui ont été examinées à l’aide du paradigme MWM. La figure 4 illustre les résultats obtenus à partir de cette évaluation.
L’analyse du dernier essai d’acquisition dans le MWM a démontré une augmentation significative (p< 0,05) de la latence des souris rmTBI pour atteindre la plate-forme immergée, par rapport au groupe témoin. Dans l’essai de sonde, l’analyse du pourcentage de temps passé dans le quadrant de la plate-forme d’origine a démontré une réduction significative (p<0,01) dans le groupe TCLr par rapport au groupe témoin, indiquant un déclin des capacités d’apprentissage par référence spatiale et de mémoire chez les souris atteintes de TCLr.
La méthode décrite ici a été utilisée dans une publication antérieure15 utilisant les souris C57BL/6J. Outre le MWM, trois analyses supplémentaires ont été effectuées, comme décrit ci-dessous.
L’OFT a été utilisé pour évaluer les capacités de locomotion et d’exploration en mesurant la vitesse moyenne de déplacement, la distance totale parcourue et le pourcentage de la distance parcourue dans les zones centrales. Effectuez un test en champ libre (OFT) à 6 DPI pour évaluer la locomotion, l’exploration et l’anxiété chez la souris. L’appareil d’essai mesurait 40 x 40 x 40 cm, qui a été divisé en 16 zones (chacune mesurant 18 x 18 cm). La souris a été placée au centre de l’appareil et a été autorisée à explorer librement pendant 5 min. L’enregistrement de la distance parcourue dans les 4 zones centrales, de la distance totale parcourue, de la vitesse moyenne de déplacement et du temps passé dans les zones frontalières a été effectué. Les niveaux d’anxiété ont été évalués en fonction du pourcentage de distance parcourue dans les zones centrales et du temps passé par les rongeurs dans les zones limitrophes pendant une période d’observation de 5 minutes. À 6 DPI, le rmTBI peut ne pas avoir d’impact significatif sur les capacités locomotrices générales des souris, il peut induire une anxiété significative et modifier le comportement exploratoire, comme le montre la figure 415. De plus, le modèle modifié de TCLr induit des lésions axonales diffuses, qui peuvent être évaluées par des tests comportementaux supplémentaires, tels que le test d’aptitude cognitive décrit dans ce protocole.
Il a été démontré que le TCL altère le travail spatial et la mémoire de référence chez la souris, comme l’illustre la figure 5à 15. Ces fonctions cognitives ont été évaluées à l’aide du test Y-maze. Le test a été effectué à 8 DPI pour mesurer les déficits de mémoire de travail à court terme chez la souris. Pour un comportement d’alternance spontanée : un dispositif de labyrinthe en Y en acrylique (20 cm de haut, 50 cm de long et 10 cm de large en bas) a été utilisé. Après avoir placé la souris au centre de l’appareil et lui avoir permis d’explorer pendant 8 minutes, les entrées du bras ont été enregistrées. Le comportement d’alternance spontanée est défini comme l’entrée successive de la souris dans les trois bras sur des ensembles de triplets. Calculez le taux d’alternance spontanée (%) comme suit (séries de triplets successives / nombre total d’entrées de bras moins 2) x 100. Pour la mémoire de référence spatiale, pendant l’entraînement de 8 minutes, fermez de manière aléatoire un bras du dispositif Y-maze. Après 1 h après l’exposition initiale, la souris est réintroduite dans le labyrinthe avec les trois bras ouverts et lui permet d’explorer librement pendant 3 min. Le temps passé à explorer le nouveau bras par rapport aux deux autres bras est enregistré. Calculez l’indice de préférence en fonction du temps passé dans le nouveau bras par rapport au temps passé dans les trois bras.
De plus, nous suggérons d’évaluer les lésions structurelles macroscopiques dans le cerveau à l’aide d’une simple coloration HE (Figure 6)15 après avoir terminé tous les tests comportementaux. Utilisez la région corticale sectionnée coronalement de 1 mm en avant du site de la lésion jusqu’au bord postérieur de la lésion, et la région de l’hippocampe sectionnée coronairement à la zone typique en forme de croissant (Bregma : -1,7 à -2,2 mm). Le comptage des neurones dans chaque lame à partir de six champs aléatoires à l’aide d’une grille oculaire (grossissement de 400x) et la moyenne du nombre neuronal ont fourni la densité numérique par champ visuel (densité numérique). Les régions cérébrales touchées par le TCLr présentaient des degrés variables de lésions neuronales15. Plus précisément, le cortex moteur a démontré une étendue plus puissante et plus variée de telles lésions que l’hippocampe. La coloration HE a montré un changement considérable vers la morphologie pynotique à partir des neurones normaux (Figure 6A, B, E, F). De plus, on a observé que la matrice extracellulaire se relâche spécifiquement dans la région de la lésion (Figure 6F). Outre les zones relâchées de la matrice observées, les souris rmTBI ont également montré une augmentation significative de la coloration hyperchromique, vue comme une couleur rouge plus foncée, dans un nombre significatif de neurones subgranulaires dans le gyrus denté et certains neurones corticaux et CA1. Curieusement, ces motifs de coloration ne présentaient aucun signe d’accompagnement de rétrécissement cytoplasmique ou de noyau pycnotique (Figure 6C, D, G, H, K)15. Les méthodes de coloration comportementale (à l’exception du test WMM) et HE mentionnées ci-dessus ont été détaillées dans une publication récente, qui a introduit le modèle modifié rmTBI15.

Figure 1 : Périphérique FPI modifié et capture d’écran du logiciel. (A) Le dispositif FPI modifié. (B) La capture d’écran affiche la forme d’onde de pression FPI ainsi que la mesure et l’exportation automatiques des paramètres de pression d’impact en temps réel tels que le temps de montée, le temps de descente et la durée à mi-largeur. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Le modèle murin modifié de TCLr chez les souris ICR. (A) Une incision médiane est pratiquée pour exposer la zone chirurgicale. (B) Une fenêtre crânienne amincie a été fabriquée sur le cortex moteur. La clarté des micro-vaisseaux corticaux exposés est utilisée pour déterminer l’épaisseur du crâne. (C) L’épaisseur du crâne peut également être vérifiée en sondant doucement le crâne aminci avec la pointe aplatie d’une aiguille de seringue fine et en évaluant sa douceur. (D) La Luer Lock femelle a été collée à la fenêtre du crâne aminci. (E) Le Luer Lock femelle attaché a été fixé par l’application du ciment dentaire. (F) La profondeur de l’anesthésie a été surveillée en vérifiant les réflexes de retrait palpébral et de la patte. (G) L’impact du FPI a été émis après le retour d’un réflexe de retrait à un pincement de patte. (H) Image post-rmTBI de la fenêtre du crâne aminci à 0 DPI. (I) Le cuir chevelu a été suturé avec un adhésif tissulaire. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Les effets du rmTBI sur l’apprentissage des références spatiales et la mémoire chez les souris ICR. (A) La trace de navigation des souris lors du dernier essai d’acquisition enregistrée à 11 DPI, (B) l’itinéraire spatial de la sonde dans l’essai de sonde enregistré à 12 DPI, et (C) le temps d’évasion qu’il a fallu aux souris pour localiser la plate-forme lors du dernier essai d’acquisition. Les résultats ont révélé que le groupe TCLr a mis beaucoup plus de temps à atteindre la plate-forme cachée que le groupe témoin (p<0,05). (D) Le pourcentage de temps passé par les souris dans le quadrant de la plate-forme d’origine par rapport au temps de navigation total pendant l’essai de la sonde était significativement plus faible dans le groupe rmTBI que dans le groupe témoin (p<0,01). n = 8. *p<0,05, **p<0,01 par rapport au contrôle par test t non apparié. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Les effets du TCLr sur la locomotion, l’exploration et l’anxiété chez les souris C57BL/6J. (A) Traces représentatives du mouvement des souris témoins et rmTBI pendant 5 min OFT. (B-E) Les données résumées montrent la distance parcourue dans les zones centrales, la distance totale parcourue, la vitesse moyenne de déplacement et le temps passé dans les zones périphériques, respectivement. Contrôle, n = 13 ; TCCr, n = 12. p<. 01 par rapport au contrôle par test t non apparié. Ce chiffre a été modifié au lieu de15. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Les effets du rmTBI sur le travail spatial et la mémoire de référence chez les souris C57BL/6J. (A, B) Traces représentatives de contrôle et de mouvement des souris rmTBI pendant le travail spatial et les évaluations de la mémoire de référence dans le labyrinthe Y. Le test d’alternance spontanée du labyrinthe en Y est une méthode couramment utilisée pour évaluer la mémoire à court terme dans les modèles de rongeurs15. (C) Résumé des taux d’alternance spontanée des souris témoins et des souris TCLC pendant l’évaluation du travail spatial. Les rongeurs préfèrent généralement explorer un nouveau bras du labyrinthe plutôt que de revisiter un qu’ils ont déjà exploré. Un indice de préférence est calculé en fonction du temps passé par les rongeurs dans le nouveau bras par rapport au temps passé dans les trois bras, et cet indice est ensuite analysé. (D) Résumé de l’indice de préférence des souris témoins et des souris TCLC lors de l’évaluation du travail spatial. Contrôle, n = 13 ; TCCr, n = 12. p<. 01 par rapport au contrôle par test t non apparié. Ce chiffre a été modifié au lieu de15. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : Comparaison de la coloration HE du cortex moteur lésé ipsilatéralement et de la sous-région du gyrus denté de l’hippocampe entre le contrôle et le rmTBI chez les souris C57BL/6J. (A, B) Cortex moteur normal ; et (C, D) la région de l’hippocampe des souris témoins dans différentes grossissements. (E, F) Lésions du cortex moteur et de l’hippocampe (G, H) chez les souris rmTBI. Les neurones hyperchromes du cortex et du CA1 peuvent avoir été légèrement affectés par la préparation chirurgicale ou un TCL prolongé ; cependant, des neurones hypochromes (peut-être endommagés intermédiaires) et pycnotiques (neurones apoptotiques) ont été observés dans le cortex moteur des souris TCL par rapport aux neurones normaux chez les souris témoins. Ces caractéristiques de l’apoptose neuronale comprenaient un rétrécissement du cytoplasme neuronal et du noyau, accompagné d’une vacuolisation apparente. Notamment, la ligne blanche de démarcation en (E) représente la limite entre le tissu lésé et le tissu environnant. De plus, les neurones hyperchromes de la sous-région DG (H) se référaient peut-être à des neurones granulaires immatures et matures nouvellement générés. Les graphiques à barres ci-dessous montrent la distribution des neurones normaux et affectés par un TCLr dans les sous-régions (I) du cortex moteur et de l’hippocampe (J) CA1 et (K) DG. Contrôle, n = 13 ; rmTBI, n = 12, ***p<. 001 par rapport au contrôle par test t non apparié. Ce chiffre a été modifié au lieu de15. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.