Cette procédure démontre le transport transverse du cortex tibial chez les rats, permettant la visualisation et l’analyse de la revascularisation lors d’une ischémie du membre.
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Article de méthode
Un modèle de rat du transport transverse du cortex tibial pour le traitement de l’ischémie du membre inférieur
* These authors contributed equally
Dans cet article
Résumé
Résumé
Le transport transverse du cortex tibial (TTT) est une technique chirurgicale émergente utilisée pour favoriser la revascularisation des membres inférieurs ischémiques. Cette vidéo présente un modèle reproductible de rat de TTT, détaillant la création chirurgicale d’un fragment d’os cortical, le protocole de transport et les évaluations postopératoires. La procédure permet un transport contrôlé vers le haut et le bas d’un fragment osseux pour stimuler des réponses angiogéniques. Les images radiographiques représentatives prises les jours 1, 7 et 12 postopératoires, ainsi que des images de perfusion microvasculaire réalisées au 19e jour après l’euthanasie, montrent un mouvement clair des fragments osseux et une amélioration de la perfusion des membres après la TTT.
Ce modèle offre une plateforme pratique et reproductible pour étudier les mécanismes moléculaires sous-jacents à l’angiogenèse induite par TTT et évaluer les stratégies thérapeutiques potentielles pour les maladies ischémiques. Pour construire ce modèle, nous avons simulé la procédure clinique TTT chez des rats de Sprague-Dawley, impliquant trois étapes chirurgicales principales : ligature de l’artère fémorale superficielle, création et mobilisation d’un fragment osseux cortical, et application d’un fixateur externe personnalisé. Sur 12 jours, le fragment a été progressivement transporté vers l’avant puis vers l’arrière. L’imagerie par perfusion a confirmé une vascularisation accrue du membre ischémique après l’achèvement du cycle de transport. Dans l’ensemble, ce modèle standardisé de rats imite étroitement les procédures cliniques TTT et offre un système expérimental précieux pour étudier la mécanotransduction, l’angiogenèse et la régénération vasculaire dans les affections ischémiques des membres.
Introduction
Les maladies ischémiques des membres inférieurs, telles que l’artériosclérose oblittérante (ASO), la thromboangiite oblitérante (TAO) et le pied diabétique (DF), se caractérisent par un flux sanguin artériel restreint vers les membresinférieurs 1,2. Aux premiers stades, les patients ressentent généralement une claudication intermittente et des douleurs au repos. Au fur et à mesure que la maladie progresse, une ischémie prolongée peut entraîner une nécrose tissulaire, une infection et, dans les cas graves, une amputation d’un membre1. Les traitements standards actuels — y compris la pharmacothérapie, les interventions endovasculaires et les interventions chirurgicales ouvertes — offrent souvent une efficacité limitée, en particulier aux stades avancés dela maladie 3.
Le transport transverse du cortex tibial (TTT) est une stratégie thérapeutique innovante pour le traitement de diverses maladies ischémiques des membresinférieurs. Ancrée dans la méthode d’Ilizarov et la « règle tension-stress »5,6, cette technique consiste à créer un fragment mobile de lambeau osseux cortical dans le tibia par ostéotomie. Une force de distraction continue, lente et contrôlée est ensuite appliquée pour stimuler la régénération des os, des vaisseaux sanguins et des tissus mous environnants. Ce processus régénératif facilite le rétablissement de la microcirculation et aide à rétablir l’équilibre de l’apport en oxygène dans le membre affecté. En fin de compte, la TTT conduit à une meilleure perfusion sanguine et à une récupération fonctionnelle dans les tissusischémiques 7.
Les techniques conventionnelles de reconstruction vasculaire pour l’ischémie des membres inférieurs peuvent rétablir le flux sanguin dans les grandes artères du mollet, mais sont souvent inefficaces pour revasculariser les petites artères du pied ou favoriser la réparation et la régénération des microvaisseaux endommagés, limitant leur capacité à résoudre complètementl’ischémie 8. La TTT applique en continu une traction sur l’os et les tissus mous environnants, induisant ainsi la libération robuste de facteurs chimiotactiques et decytokines 9. Ces facteurs chimiotactiques régulent diverses fonctions des cellules souches et, dans des conditions ischémiques, sont abondamment sécrétés dans la circulation. Ils recrutent activement des cellules souches endogènes sur les sites de lésion, facilitant ainsi la réparation et la régénération vasculaires sans nécessiter une greffe directe de cellules souches. Grâce à ces avantages, la TTT s’est imposée comme une stratégie thérapeutique prometteuse pour l’ischémie des membres inférieurs et est de plus en plus utilisée dans le traitement de diverses affections ischémiques touchant les membresinférieurs 7,9,10.
Bien que les lapins et les chiens soient couramment utilisés dans la recherche fondamentale sur la TTT, le manque d’outils analytiques adaptés pour ces espèces limite les investigations mécanistiques. En revanche, le modèle TTT du rat offre une plus grande compatibilité avec les techniques moléculaires et d’imagerie disponibles tout en conservant la praticité et un coût réduit, ce qui en fait une plateforme plus accessible et reproductible pour les études mécanistiques. Cependant, à ce jour, aucune étude n’a décrit ou évalué systématiquement l’efficacité de la TTT dans un modèle rat d’ischémie des membres inférieurs.
Le modèle TTT chez le rat nécessite des compétences microchirurgicales affinées en raison de la petite taille tibiale et du cortex fin, et sa plage de distraction est limitée par l’épaisseur corticale. Ces contraintes pratiques doivent être prises en compte lors de l’évaluation de l’adéquation du modèle à des environnements de recherche spécifiques.
Dans cette étude, nous avons développé un modèle TTT spécifique au rat en reproduisant la structure centrale et les principes opératoires de l’appareil de transport transverse tibial clinique. La procédure a été affinée à partir de protocoles validés cliniquement afin d’assurer la faisabilité et la cohérence chez les petits animaux. Notre objectif est d’établir et de valider un modèle TTT standardisé et reproductible chez le rat, adapté à l’étude de l’angiogenèse et de la mécanotransduction dans les maladies ischémiques du membre.
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Protocole
Toutes les expériences animales ont été approuvées par le Comité d’éthique animale du Premier Hôpital affilié de l’Université médicale du Guangxi (approuvé n° 2025-E0642). Les rats mâles Sprague-Dawley (300-350 g) étaient hébergés au Centre de recherche animale de l’Université médicale du Guangxi dans des conditions standardisées. Les rats ont reçu une nourriture normale et de l’eau potable à volonté et ont été maintenus sur un cycle artificiel de 12 heures lumière/obscurité. L’installation pour animaux était maintenue à une température contrôlée de 20 à 26 °C avec une humidité relative de 40 % à 70 %. Tous les instruments chirurgicaux étaient soigneusement stérilisés avant utilisation. Des informations détaillées sur tous les réactifs et matériaux utilisés dans cette étude sont fournies dans le tableau 1.
L’euthanasie a été réalisée par injection intrapéritonéale d’une surdose de pentobarbital sodique. La mort a été confirmée par l’arrêt permanent du battement et de la respiration cardiaque, la dilatation pupillaire et l’absence de réponse aux stimuli toxiques. Toutes les procédures ont été menées par du personnel formé afin de minimiser la détresse animale, et le protocole d’euthanasie a été examiné et approuvé à l’avance par le Comité des soins et de l’utilisation des animaux institutionnels.
1. Fixateur externe pour TTT
- Utilisez une version réduite et conçue sur mesure du fixateur externe de transport transverse clinique du cortex tibial (TTT-EF), composée d’une unité de traction de fragments osseux et d’un cadre de fixation externe.
- Permettre la mobilisation verticale des deux composants en incorporant un mécanisme à vis interne (Figure 1).
- Percer deux trous traversants de chaque côté des sections transversales de l’unité de traction et du cadre de fixation pour permettre l’insertion des fils de Kirschner.
- Insérez les fils de Kirschner par les trous désignés et fixez-les latéralement à l’aide de vis hexagonales pour assurer la stabilisation.
- Reliez la composante traction du TTT-EF au fragment osseux à l’aide de fils Kirschner de 0,8 mm.
- Ancrer la composante de fixation aux extrémités proximale et distale du tibia à l’aide de fils de Kirschner de 1,0 mm.
2. Intervention chirurgicale
- Effectuer la procédure TTT sur des rats mâles Sprague-Dawley (SD) de 8 semaines. Anesthésiez les rats par injection intrapéritonéale de 0,35 mg/kg de pentobarbital sodique et 0,3 mg/kg de chloral hydrate.
- Évaluez l’effet anesthésique en testant le réflexe de retrait pédalier et le réflexe cornéen. Surveillez en permanence les signes vitaux et la profondeur de l’anesthésie tout au long de la procédure. Appliquez une pommade ophtalmique sur les yeux du rat avant la chirurgie pour protéger la cornée, en suivant les Directives d’utilisation des animaux de laboratoire.
- Rasez la zone chirurgicale et administrez 0,5 % de lidocaïne pour minimiser la douleur postopératoire.
- Réaliser une incision cutanée de 10 mm dans la région inguinale droite à l’aide d’un scalpel n°11.
- Disséquez brutalement le fascia pour exposer l’artère fémorale superficielle.
- Isoler l’artère entre le nerf fémoral et la veine fémorale superficielle à l’aide de pinces ophtalmiques. Ligature et transperce les deux extrémités de l’artère.
- Suture l’incision avec une suture absorbable 4-0.
- Réalisez une incision verticale de 15 mm sur le tibia médial supérieur à l’aide d’un scalpel n°11.
- Séparez soigneusement le tissu sous-cutané et le muscle sous-jacent pour éviter les lésions périostéales. Disséquez doucement les tissus mous pour exposer complètement la surface médiale du tibia.
- Contournez la zone des fragments osseux (8 mm × 4 mm) sur la surface tibiale médiale à l’aide d’une lame chirurgicale. Forez des perforations rapprochées le long de la limite marquée à l’aide d’un foret de 0,6 mm. Créer un fragment osseux de fenêtre (8 mm × 4 mm) sur le tibia médial supérieur.
- Implantez deux fils Kirschner filetés de 0,8 mm dans le fragment osseuse, espacés de 0,5 mm, pour faciliter le transport. Connectez les fils Kirschner au TTT-EF et sécurisez-les.
- Insérez deux fils de Kirschner de 1,0 mm de chaque côté du fragment, pénétrant le cortex postérieur du tibia.
- Assemblez et installez le TTT-EF.
- Effectuez une ostéotomie selon les lignes marquées à l’aide de ciseaux ophtalmiques.
- Soulevez doucement le fragment osseux pour permettre une mobilité verticale, évitant ainsi une blessure à la moelle.
- Irriguer le site chirurgical avec 10 % de povidone-iode suivi d’un sérum physiologique stérile.
- Suture l’incision en couches à l’aide de suture absorbable 4-0.
- Administrez la buprénorphine (0,05 mg/kg) par voie sous-cutanée immédiatement après l’opération. Continuez à administrer toutes les 12 heures pendant jusqu’à 3 jours pour garantir une analgésie efficace.
3. Surveillance postopératoire
- Surveillez de près les animaux après l’opération afin d’assurer une bonne récupération et de détecter rapidement les complications potentielles. Examinez les animaux toutes les 6 à 8 heures pendant les 48 premières heures postopératoires. Évaluez l’activité générale, la posture, le comportement de toilettage, la consommation d’aliments et d’eau, ainsi que l’état de l’incision chirurgicale.
- Effectuez une surveillance au moins une fois par jour depuis le troisième jour postopératoire jusqu’aux phases de distraction et de consolidation. Confirmez une récupération adéquate en vérifiant une marche normale, un poids corporel stable, une consommation régulière de nourriture et d’eau, ainsi que l’absence d’écoulement de la plaie, d’un gonflement excessif ou de signes comportementaux de douleur.
- Poursuivre les analgésies selon les besoins conformément aux directives institutionnelles.
- Traiter les infections des plaies (par exemple, érythème, gonflement, écoulement purulen) avec des soins locaux de la plaie et des antibiotiques systémiques, suivant les recommandations vétérinaires.
- Corrigez tout desserrement ou déplacement immédiat du fixateur externe sous anesthésie brève afin de maintenir l’alignement et permettre une distraction précise.
- Évaluez et gérez rapidement toute complication potentielle. Évaluez les animaux présentant des complications graves affectant la mobilité, l’alimentation ou la cicatrisation des plaies en consultation avec le personnel vétérinaire.
- Euthanasiez les animaux de manière humaine s’ils remplissent des critères humains prédéfinis.
4. Protocole de transport des fragments d’os
- Utilisez le fixateur externe de transport transverse du cortex tibial (TTT-EF) pour effectuer le transport postopératoire de fragments osseux.
- Fixez le jour 1 après l’opération comme période de latence.
REMARQUE : Ne manipulez pas le fragment osseux pendant cette période. - Lancez la phase de transport ascendant le jour 2. Avancez le fragment osseux à un rythme de 0,5 mm toutes les 12 heures pendant 5 jours consécutifs (jour 2 - jour 6). Mettez en pause le processus de transport au jour 7 pour permettre la stabilisation.
- Lancez la phase de transport descendant au jour 8.
- Rétractez le fragment osseux au même rythme de 0,5 mm toutes les 12 heures pendant 5 jours (jour 8 - jour 12). Assurez-vous que le fragment osseux retrouve sa position initiale avant la fin du douzième jour.
- Poursuivre une phase de consolidation de 2 jours (jours 13-14), sans transport supplémentaire.
- Retirez le fixateur externe à la fin de la phase de consolidation.
REMARQUE : Consultez la Figure 2 pour une chronologie visuelle de la procédure de transport TTT et du calendrier d’évaluation.
5. Évaluation
REMARQUE : Utilisez des techniques d’imagerie pour évaluer à la fois la position des fragments osseux et la restauration du flux sanguin.
- Effectuer une imagerie radiographique des membres inférieurs les jours 1, 7 et 12 afin de surveiller la progression et la position finale du fragment osseux transporté.
- Anesthésiez les rats à des moments d’imagerie désignés en utilisant 2,0 % d’isoflurane dans l’oxygène.
- Placez chaque rat sur une plateforme d’imagerie à température maintenue équipée d’un coussin chauffant pour éviter l’hypothermie pendant la procédure.
- Surveillez la profondeur de l’anesthésie en évaluant la fréquence respiratoire et le réflexe pédal afin d’assurer une immobilisation stable.
- Positionnez les membres et le fixateur externe dans une orientation standardisée sur tous les animaux afin de minimiser la variabilité de l’acquisition des rayons X.
- Prenez des images radiographiques pour confirmer le déplacement et le repositionnement des fragments osseux.
- Réaliser l’imagerie par perfusion vasculaire au jour 19 postopératoire afin d’évaluer la microperfusion du membre inférieur.
- Euthanasiez les rats et perfusez l’agent de contraste via l’artère fémorale pour visualiser la vascularisation.
- Placez les rats euthanasiés en position allongée standardisée pour un système d’imagerie cohérent.
- Permettre un remplissage vasculaire complet en perfonçant l’agent de contraste à travers l’artère fémorale dans des conditions de température ambiante stable.
- Réaliser des imageries vasculaires pour évaluer l’architecture microvasculaire et la perfusion. Assurez-vous que tous les échantillons sont alignés de manière cohérente avec la même orientation des membres et des fixateurs afin de soutenir la reproductibilité lors des séances d’imagerie.
- Utilisez les images obtenues pour évaluer la restauration du flux sanguin et de l’architecture vasculaire des membres inférieurs.
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Résultats
La figure 3 illustre la procédure de construction d’un modèle animal d’ischémie du membre inférieur traité avec TTT. Entre nos mains, la procédure a démontré un taux de réussite chirurgicale d’environ 90 %. Le nombre limité d’échecs était principalement attribuable à des problèmes techniques tels que le desserrement du fixateur externe ou une fracture d’un fragment osseux intraopératoire, rendant la distraction ultérieure impossible. Le modèle a été établi en...
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Discussion
Toutes les procédures impliquant anesthésie et chirurgie ont été réalisées avec une attention particulière à la sécurité animale et aux directives institutionnelles de soins animaliers. La profondeur de l’anesthésie a été confirmée avant l’incision par un retrait pédalin ou un test du réflexe cornéen et a été surveillée régulièrement tout au long de l’intervention. Un soutien thermique adéquat (comme une bouillotte) a été fourni pour prévenir l’hypothermie, et une pommade ophtalmique a é...
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont aucun intérêt concurrent à déclarer.
Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Micro rétracteur transversal | Tianjin Xinzhong Medical Equipment Co., Ltd | A61B17/66 | Effectuer la traction des fragments d’os |
| Petite perceuse orthopédique | Yancheng Ruiao Technology Co. LTD | RA-II | Pour l’ostéotomie par forage tibial |
| Mèche en acier inoxydable de 0,6 mm | Changzhou Borche Medical Equipment Co., Ltd | - | Pour l’ostéotomie par forage tibial |
| Fil de filetage de 0,8 mm | Changzhou Borche Medical Equipment Co., Ltd | - | Pour l’attache des lambes osseuses et du rétracteur |
| Filetage de type Kirschner de 1,0 mm | Changzhou Borche Medical Equipment Co., Ltd | - | Pour la fixation du rétracteur |
| Pentobarbital sodium | Shanghai Pharmaceuticals Holding Co., Ltd | - | Pour anesthésier les animaux |
| Clé d’Allen | Changzhou Borche Medical Equipment Co., Ltd | - | Pour fixer les vis |
| Buprénorphine | Shanghai Pharmaceuticals Holding Co., Ltd | Pour l’animal analgésique | |
| MICROFIL | Flow Tech, Inc Co., Ltd | Angiographie des animaux | |
| Isoflurane | Hebei Yipin Pharmaceutical Co., Ltd. | Pour l’induction et le maintien de l’anesthésie inhalatoire | |
| Lidocaïne chlorhydrate (0,5 %) | Hebei Yipin Pharmaceutical Co., Ltd. | Utilisé pour l’infiltration locale afin de réduire la douleur postopératoire et de minimiser l’irritation des tissus lors des interventions chirurgicales |
Références
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Réimpressions et autorisations
