Formation de caillot en boucle de Chandler
Lors de la formation des caillots, nous avons généralement visé des quadruples pour nous assurer que s’il existait des valeurs aberrantes de caillots (basées sur la morphologie et la masse macroscopiques), nous avions toujours la capacité d’effectuer des tests de thrombolyse en triple. En supposant des conditions de charge optimales, les caillots devraient tous être assez uniformes en longueur (~3,3 cm), en poids (~100 mg) et en apparence, comme le montre la figure 3. Lors de l’utilisation de FITC-Fg, nous avons également cherché à examiner les caillots sous la lumière UV pour assurer une dispersion relativement uniforme de la fluorescence par opposition aux zones irrégulières de marquage hyper-fluorescent à l’intérieur du caillot. Faire varier le degré de FITC-Fg dans le sang total ne devrait pas modifier le poids ou l’apparence des caillots dans nos concentrations explorées ; cependant, l’architecture des microcaillots a été affectée aux concentrations les plus élevées de FITC-Fg (1:5 FITC-Fg à Fg non modifié). Des travaux antérieurs effectués par Zeng et al. capturent la large gamme de phénotypes de caillots attendus dans la boucle de Chandler en fonction du niveau de cisaillement choisi16.
Parfois, une coagulation aberrante peut se produire. Les problèmes de formation de caillots les plus courants appartiennent à l’une des deux catégories suivantes : (i) coagulation prématurée et (ii) altération de la coagulation. Dans la coagulation prématurée, tout le volume de sang se solidifie à l’intérieur de la tubulure de l’anse de Chandler. Cela deviendra apparent lorsque la rotation du tambour est activée, car le sang ne « coule » pas, mais se colle plutôt aux parois du tube et tourne à l’unisson. Dans de telles circonstances, ces caillots ne sont pas utilisables et doivent être jetés. Pour éviter cela, assurez-vous qu’une fois que la coagulation est activée avec l’ajout de chlorure de calcium, la boucle est immédiatement fermée et placée sur le tambour rotatif pour que la coagulation s’ensuive. La deuxième circonstance, ou altération de la coagulation, se produit lorsque les échantillons n’ont pas été correctement mélangés ou si le sang a commencé à coaguler avant le début de la rotation, mais pas tout à fait aussi important que dans la circonstance (i). Les caillots présentant les problèmes ci-dessus auront tendance à apparaître filandreux et fragiles lorsqu’ils sont manipulés et ont souvent des masses de caillots considérablement élevées. D’un point de vue phénotypique, ils se rapprochent des caillots observés à des cisaillements veineux très faibles, car cela représente essentiellement une coagulation dans le cadre de la stase. Il faut s’attendre à des caillots irréguliers à l’occasion et les jeter.
Étalonnage du fluorimètre RT-FluFF
Une caractéristique importante du système RT-FluFF est le fluoromètre, ou spectrophotomètre, utilisé pour suivre la thrombolyse au cours de la période de digestion du caillot. Avant toute expérience, il est essentiel de s’assurer du bon fonctionnement du fluorimètre, ou spectrophotomètre. Pour nos besoins, puisque nous avons conçu notre fluorimètre spécifiquement pour l’appareil RT-FluFF, nous devions nous assurer qu’il était bien corrélé avec le spectrophotomètre en présence de quantités connues de dilutions FITC-Fg dans une solution statique (Figure 4A). Une fois que nous avons été en mesure de déterminer avec certitude la plage linéaire de notre fluorimètre, nous avons ensuite cherché à voir comment le fluorimètre se comporterait en présence d’un écoulement. Nous avons vérifié la fonctionnalité en injectant progressivement de la fluorescéine dans la solution qui s’écoule afin de surveiller une augmentation progressive de la fluorescence afin de mieux comprendre la reproductibilité de la lecture du fluorimètre et de déterminer la rapidité avec laquelle la fluorescence s’équilibre dans le système d’écoulement (Figure 4B). Des expériences de suivi ont été réalisées en injectant régulièrement de la fluorescéine et du FITC-Fg dans la solution de manière continue afin de mieux imiter la libération fluorescente continue attendue des expériences de fibrinolyse (figure 4C). On pense que les différences de pente représentées entre FITC-Fg et FITC proviennent des effets de trempe qui se produisent lorsque FITC est conjugué à proximité d’elle-même, par exemple lorsque de nombreuses molécules de FITC sont conjuguées à une seule protéine (fibrinogène dans ce cas). Naturellement, les augmentations et les pentes par étapes différeront non seulement en fonction des concentrations de FITC/FITC-Fg utilisées, mais aussi du nombre de molécules de FITC par fibrinogène. Par extension, il devient essentiel de contrôler le degré de conjugaison de la FITC au fibrinogène lors de la réalisation d’expériences utilisant le RT-FluFF si l’espoir est de comparer les données sur de nombreux lots de caillots. Grâce à des expériences approfondies, nous avons constaté que ~14 conjugaisons FITC par fibrinogène fournissent un bon signal fluorescent pour suivre la digestion du caillot tout en restant stable en solution (agrégation prématurée limitée) et avec un impact minimal sur la microstructure du caillot résultant. Il est important de noter que chaque fois qu’un FITC-Fg pur et non coagulé est analysé dans l’appareil RT-FluFF, l’exposition du FITC-Fg à un cisaillement élevé peut favoriser son agrégation. Ce phénomène est le plus souvent observé aux jonctions des raccords de tubes et à l’intérieur du tube de tête de pompe et, au fil du temps, peut avoir un impact sur la fluorescence disponible en solution.
Lors de la collecte d’échantillons de la boucle d’écoulement à des moments discrets pour lire la fluorescence sur un spectrophotomètre, bon nombre de ces considérations associées à l’étalonnage du fluorimètre ne sont pas nécessaires. Cependant, il est toujours nécessaire d’explorer la plage dynamique du spectrophotomètre spécifique utilisé pour s’assurer que le marquage FITC-Fg, la quantité de FITC-Fg dans le caillot formé par la boucle de Chandler et la taille du caillot sont tous optimisés dans votre système. Il est recommandé que les échantillons soient lus immédiatement après l’isolement du système ou placés dans une plaque à 96 puits pour les lectures multiplex une fois l’expérience terminée. Si nécessaire, les échantillons peuvent être acidifiés directement après le prélèvement afin d’éliminer toute activité enzymatique supplémentaire avant d’être analysés.
Lyse du caillot RT-FluFF
Pour valider le système RT-FluFF à l’aide de caillots formés sous les cisaillements artériels dans la boucle de Chandler, nous avons utilisé du plasma humain comme phase mobile dans l’appareil avec du tPA (Alteplase) comme agent fibrinolytique. Les concentrations de tPA explorées variaient de 0 à 1 000 ng/mL. Pour imiter les conditions d’écoulement pulmonaire humain, la température du réservoir de plasma a été maintenue à 37 °C et physiquement élevée à 8 cm au-dessus du niveau du caillot pour donner une pression d’écoulement moyenne de 12 mmHg avec le débit de la pompe ajusté pour générer un écoulement de cisaillement de ~500 s-1 en l’absence de caillot. Des amortisseurs d’écoulement pulsatile ont été ajoutés au système pour assurer une variation minimale entre les pressions de pointe et de creux de la pompe péristaltique afin d’obtenir un taux de cisaillement presque constant (figure 4D). En l’absence d’amortisseur de pression, la pression de sortie de la pompe péristaltique fluctue considérablement en raison de la nature de la façon dont elle produit l’écoulement en éjectant de petits sachets de liquide à travers le système pendant que la tête de la pompe tourne. La lyse des caillots a été observée pendant 60 minutes. Comme prévu, l’augmentation des concentrations de tPA a entraîné une augmentation des taux de lyse du caillot (UFR/minute) et une perte de masse accrue par rapport aux conditions avec moins ou pas de tPA. À une concentration de tPA de 1 000 ng/mL, une lyse du caillot de ~85 % a été obtenue sur une période de digestion de 60 minutes. En examinant les images grossières de caillots subissant une lyse, on peut comprendre que la lyse se produira principalement dans les régions de la queue du caillot avant d’impacter la tête plus densément structurée, comme on le voit à la fois par la dégradation physique de l’architecture du caillot et la perte de fluorescence de surface. L’étirement attendu des caillots se produira également en fonction de la perte d’intégrité mécanique au fil du temps d’une manière dépendante du taux de cisaillement.
Bien que des différences significatives dans les taux de lyse des caillots puissent être appréciées, grossièrement et sur la base de la libération de fluorescence, il n’y a pas de corrélation parfaitement linéaire entre la libération de fluorescence et la quantité de fibrinolytique présente. La figure 5 l’apprécie le mieux. La fibrinolyse dans les caillots à base de WB conduit naturellement à la libération non seulement de fragments de FITC-Fg, mais aussi de globules rouges (GR) qui sont piégés dans les réseaux de fibrine lors de la formation des caillots. La libération de ces globules rouges dans la circulation à l’intérieur de l’appareil RT-FluFF commencera à colorer sensiblement le rouge plasma circulant. Ce changement colorimétrique dans le plasma en circulation peut avoir un impact négatif sur l’émission fluorescente du FITC-Fg en circulation lu par le capteur du fluorimètre. Lorsque les concentrations fibrinolytiques atteignent les limites supérieures, le degré de libération de FITC-Fg dans la solution l’emporte sur les effets des GR sur les émissions de fluorescence.

Figure 1 : Représentation schématique de la configuration de la boucle de Chandler. Les tubes remplis de sang chargés sur le tambour de boucle Chandler sont immergés dans un bain d’eau à 37 °C tout au long du processus de formation du caillot, les lumières étant tamisées. Le tambour est tourné à une vitesse de rotation constante via un moteur à courant continu, un arbre d’entraînement et un tableau de commande. Cette figure a été modifiée à partir de Zeng et al14. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Représentation schématique du système RT-FluFF. Les composants importants du système sont identifiés sur l’image. Un seul amortisseur de grand volume est illustré dans l’image pour minimiser les pulsations dans le débit associées à l’utilisation d’une pompe péristaltique. En l’absence d’un fluorimètre en ligne, deux options supplémentaires pour l’échantillonnage périodique sont les suivantes : 1) échantillonnage directement à partir du réservoir ; ou 2) l’intégration d’un port d’échantillonnage en ligne pour extraire la phase mobile. Cette figure a été modifiée à partir de Zeng et al14. Abréviation : RT-FluFF = Real-Time Fluorometric Flowing Fibrinolysis Assay. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Caractéristiques grossières du caillot WB de l’anse de Chandler marquées FITC-Fg, y compris la masse et l’apparence physique sous la lumière ambiante et UV. (A) La formation constante de caillots dans diverses conditions de coagulation est réalisable grâce à l’ajustement fin du protocole de formation de caillots de l’anse de Chandler. Il est important de noter que les masses et l’apparence des caillots varient considérablement en fonction du diamètre du tube, de la vitesse de rotation et de la durée de formation du caillot. Les caillots illustrés se sont formés à 37 °C pendant 1 h à un taux de cisaillement de 506 s-1. Barres d’échelle = 20 mm. (B) Masses de caillots formées dans la boucle de Chandler en utilisant les rapports respectifs de FITC-Fg. Les données représentent la moyenne ±écart-type pour des points de données supérieurs ou égaux à des points de données triples. Cette figure a été modifiée à partir de Zeng et al14. Abréviations : FITC-Fg = fibrinogène marqué à l’isothiocyanate de fluorescéine ; WB = sang total. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Caractérisation du fluorimètre. (A) Comparaison du fluorimètre en ligne RT-FluFF avec un spectrophotomètre dans le contexte de quantités connues de dilutions FITC-Fg. (B) Introduction progressive de la fluorescéine dans le système RT-FluFF pour déterminer la reproductibilité du fluorimètre et le temps d’équilibre de la fluorescence dans le plasma humain en écoulement. (C) Perfusions continues comparant la fluorescéine et la FITC-Fg dans la plateforme RT-FluFF. Les différences de pente proviennent probablement de l’extinction de la fluorescence dans le groupe FITC-Fg. (D) Formes d’onde du capteur de pression de sortie (post-caillot) associées à l’utilisation d’amortisseurs de tailles différentes dans les mêmes conditions de débit volumétrique. Cette figure a été modifiée à partir de Zeng et al14. Abréviations : FITC-Fg = fibrinogène marqué à l’isothiocyanate de fluorescéine ; RT-FluFF = Dosage de fibrinolyse par écoulement fluorométrique en temps réel. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Thrombolyse dans la plateforme RT-FluFF. (A) Des pentes représentatives de fluorescence augmentent au cours de 60 min de digestion du caillot en présence de tPA circulant. Notez le temps de latence initial de la thrombolyse, car l’activation du plasminogène par le tPA et la digestion des caillots n’est pas instantanée. (B) Pourcentage de masse de caillot perdue à diverses concentrations de tPa et à diverses modalités de thrombolyse, y compris : le système RT-FluFF, la digestion du caillot en boucle de Chandler sous cisaillement constant et la digestion statique (sans cisaillement) du caillot. Les données représentent la moyenne ± l’écart-type pour des points de données supérieurs ou égaux à des points de données triples, les astérisques doubles indiquant une valeur p < 0,01 et les astérisques triples signifiant une valeur p < 0,001. (C) Caractéristiques globales de la thrombolyse à 200 ng/mL de tPA. Cette figure a été modifiée à partir de Zeng et al.14. Abréviations : RT-FluFF = Real-Time Fluorometric Flowing Fibrinolysis Assay ; tPA = activateur tissulaire du plasminogène. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.