Ce manuscrit décrit le programme d’exercice structuré développé pour étudier les effets de l’exercice sur la physiopathologie de l’hypertension pulmonaire – insuffisance cardiaque du ventricule droit dans un modèle ovine.
Article de méthode
Ce manuscrit décrit le programme d’exercice structuré développé pour étudier les effets de l’exercice sur la physiopathologie de l’hypertension pulmonaire – insuffisance cardiaque du ventricule droit dans un modèle ovine.
L’insuffisance cardiaque droite (IRH) est une cause importante de morbidité et de mortalité liée à l’hypertension pulmonaire (HP). Pour mieux comprendre la physiopathologie et les implications du stress induit par l’exercice, nous avons mis en place un programme d’exercices pour mieux caractériser cette maladie en utilisant notre modèle ovine précédemment développé de l’hypertension pulmonaire chronique avec insuffisance ventriculaire droite (PH-RVF). À cette fin, huit moutons croisés du Dorset ont subi le modèle PH-RVF par ligature de l’artère pulmonaire gauche (LPA) et une occlusion progressive de l’artère pulmonaire principale (MPA) avec un brassard gonflable. Les lignes de pression du brassard et du ventricule droit (RV) ont été tunnelées sous-cutanées vers un port pour y accéder. Pendant huit semaines, chaque mouton suivait un programme d’exercices hebdomadaire et un contrôle de la poignette (CC). Le programme d’exercices consistait en des vitesses de travail et des vitesses de récupération pendant 10 minutes chacune. Pendant l’exercice, nous avons accédé aux deux ports pour transduire la pression du brassard, l’hémodynamique et prendre les gaz sanguins du RV. À la fin de l’exercice, le brassard PA a été gonflé de 150-200 mmHg pour augmenter la postcharge du VR. Un test de consanguine et une gaz de circulation (RV) ont été réalisés quelques jours après le gonflage pour confirmer la pression sur le brassard et assurer la compensation. Sur l’espace de huit semaines, le SvsO 2 est resté relativement stable à son intensité maximale à la semaine 1 vs 8 : 62,7 ± 4,5 % contre 69,8 ± 4,0 %, malgré une augmentation du RVSP de la semaine 1 à la semaine 8 : 78 ± 8 mmHg contre 96 ± 8 mmHg. De plus, la distance parcourue a augmenté de la semaine 1 à la semaine 8 : 1390 ± 297 m contre 1834 ± 189 m, malgré une pression sur la coiffe de la perche à la semaine 8 portée à 777 ± 98 mmHg. Cela suggère que, malgré une augmentation de la postcharge des RV, l’exercice peut aider à une réponse adaptative et à une compensation de l’exercice dans le contexte de la PH-RVF. Ce programme d’exercices fournit des informations novatrices sur les effets de l’exercice dans la PH-RVF et permet des études complexes de la physiologie de l’exercice dans un grand modèle animal de la PH-RVF.
L’hypertension pulmonaire (HP) est une maladie complexe qui provoque une grande variété de symptômes. Les symptômes peuvent être légers, tels que la dyspnée et l’intolérance à l’exercice, à sévères, comme un déclin respiratoire et une insuffisance manifeste du ventricule droit (FVR)1. À mesure que la charge de reproduction du cœur droit augmente, le ventricule droit (VR) commence à se dilater, provoquant un dysfonctionnement systolique et une fraction d’éjection réduite. Ce décalage entre la demande et la production cardiaques rend les activités quotidiennes et l’exercice intolérables, entraînant à la fois un déclin physique et mental. Auparavant, l’exercice dans le contexte de l’hypertension pulmonaire était considéré commepréjudiciable 2. Récemment, de nombreuses études ont démontré qu’un programme de rééducation pulmonaire avec de l’exercice pourrait réduire la dyspnée et améliorer la qualité de vie globale, tant physiquement quementalement 2,3,4. Cependant, l’étude de l’exercice chez les patients atteints d’HP s’est limitée à ceux atteints de maladie stable en raison d’une possible décompensation cardiopulmonaire.
La décompensation rapide est une complication redoutée de la FPH-VRV. Certaines personnes atteintes d’HP peuvent bénéficier d’une période de compensation adéquate et n’avoir que des symptômes légers, la décompensation se produisant progressivement sur plusieurs mois voire années. D’autres, malheureusement, peuvent avoir un pH plus sévère et peuvent se dégrader rapidement avec n’importe quel type d’effort. L’exercice peut aggraver la maladie et provoquer un effondrement cardiopulmonaire rapide en raison d’un cycle de demande métabolique accrue du VR, d’une fraction d’éjection réduite et d’une ischémie persistante du VR. C’est une complication très grave car les patients qui développent une FRVF décompensée nécessitent une hospitalisation et présentent des taux de mortalité allant jusqu’à 40 %5. L’HP peut toucher des personnes de tout âge, la plupart des cas se développant à cause d’une maladie cardiaque gauche (groupe 2) et des maladies pulmonaires (groupe 3). Dans de rares cas, l’HP peut se développer de causes idiopathiques et est plus fréquente chez les femmes à la quatrième décennie de leur vie (Groupe 1)6. Bien que la progression de la maladie puisse être atténuée par une prise en charge médicale, il n’existe pas de remède pharmacologique définitif. Une fois que les patients atteignent la FVR terminale, le seul traitement définitif est la transplantation pulmonaire ou cœur-poumon7.
En raison de la morbidité et de la mortalité de l’HP et de la RVF qui en a suivi, nous avions auparavant créé un modèle cliniquement pertinent de la FRH-VRV chez les moutons pour développer de nouvellesthérapies 8. Dans ce modèle, nous avons ligagé l’artère pulmonaire gauche (LPA) et placé un brassard gonflable servant d’occluse vasculaire autour de l’artère pulmonaire principale (AMP). Sur une période de 8 semaines, nous avons augmenté la pression à l’intérieur de ce brassard pour diminuer le flux à travers l’artère pulmonaire principale, augmenter la postcharge du camping-car et induire le remodelage du véhicule-retour. Ce modèle a désormais été développé davantage en intégrant un programme d’exercices pour mieux étudier l’interaction entre l’HP et l’exercice. Ce protocole est unique car il capture en temps réel les changements des paramètres hémodynamiques tels que la pression systolique du ventricule droit (RVSP) et la fréquence cardiaque (FC). Le sang de RV a été utilisé comme substitut du sang veineux mixte pour analyser les changements dans leS vsO2 afin de comparer l’extraction d’oxygène à différentes vitesses d’exercice. Le programme d’exercices et les méthodes d’acquisition de données sont décrits ci-dessous comme ressource pour les chercheurs afin de mieux comprendre la physiopathologie complexe de la FPS-HP.
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Le comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux du Vanderbilt University Medical Center a approuvé le protocole suivant. Les procédures décrites ont été réalisées conformément au Guide du Conseil national de la recherche des États-Unis pour les soins et l’utilisation des animaux de laboratoire9. Tous les moutons étaient des espèces croisées Dorset, femelles, pesaient entre 55 et 65 kg, et avaient entre 1 et 2 ans. Voir la Figure 1 pour la chronologie complète du schéma et le protocole de séance d’exercice.
1. Acclimatation sur tapis roulant
2. Modèle chirurgical pour initier le modèle PH-RVF
3. Récupération postopératoire
4. Préparation pour la séance d’exercice et la vérification des manchettes
5. Accès au port
6. Programme d’exercices
7. Déconnexion des ports
8. Contrôle des menottes
9. Compléter l’ensemble du traitement
10. Terminer la séance d’exercice plus tôt
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Toutes les données sont représentées par moyenne±SEM. Sur l’espace de huit semaines, leS vsO 2 est resté relativement stable à la vitesse maximale sur tapis roulant à la semaine 1 contre la semaine 8 : 62,7 ± 4,5 % contre 69,8 ± 4,0 % (Figure 5A), malgré une augmentation du RVSP de la semaine 1 à la semaine 8 : 78 ± 8 mmHg contre 96 ± 8 mmHg (Figure 5B). La distance parcourue pendant l’exercice a augmenté d...
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Le modèle PH-RVF présenté chez les moutons a été mis à jour par rapport à la version précédente en le combinant avec une plateforme d’exercice sur tapis roulant afin d’étudier l’interaction entre l’exercice et le développementde la maladie 8. Comme chaque animal peut réagir différemment au gonflement des manches, pour un conditionnement d’exercice cohérent entre les animaux, les vitesses du tapis roulant pendant une séance d’exercice ont été ajustées pour inclure ...
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Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Ce travail a été financé par les institutions et récompenses suivantes : National Institutes of Health R01HL171577, National Institute of General Medical Sciences de la subvention NIH T32 GM007347, subvention des National Institutes of Health T32 HL160508, Vanderbilt Faculty Research Scholar Award, American Heart Association Second Century Early Faculty Independence Award 24SCEFIA1255079, Fonds de recherche cardiothoracique du Vanderbilt University Medical Center, Centre médical universitaire Vanderbilt Fonds Mme Shelley F. Kleiner et Dr Fredric Kleiner, Centre médical universitaire Vanderbilt Fonds de recherche Mme Dorothy Thomas, et Fonds commémoratif David M. Livingston pour la transplantation pulmonaire du Centre médical universitaire Vanderbilt. De plus, ce travail n’aurait pas été possible sans le programme de soins et d’utilisation des animaux de l’Université Vanderbilt et le personnel du S.R. Light Laboratory : Jamie Adcock, Susan Fultz, Azia Tanks et Eiman Barsoum pour leur soutien technique.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 0.9% Normal Saline, 1000 mL | Baxter Healthcare Corp | 0338-0049-04 | Medication, Chronic PH |
| 16 mm Heavy Duty Occluder with actuating tubing | Access Technologies | OC-16HD | Disposable, Chronic PH |
| 70% isopropyl alcohol prep pads | Medline | MDS090670 | Disposable, Chronic PH |
| Aluminum Lamb and Goat Treadmill | Livestock Performance Products | DC314 | Equipment |
| Bags, Infusion: Nonsterile Novaplus Infusion Bag, 500 mL | Medline | TCV4005H | Disposable, Chronic PH |
| Blue Clave | Medline | BOPC1000 | Disposable, Chronic PH |
| Cathflo Activase (alteplase) 2 mg | Cathflo | NDC 50242004164 | Medication, Chronic PH |
| Computer | Dell | Lattitude 7400 | Equipment |
| Data acquisition hardware | ADInstruments | PowerLab 16/30 | Equipment |
| EPOC Point-of-care blood gas analyzer | Siemens Healthineers | Siemens-Epoc-R | Equipment |
| Flow Meter | Transonic | https://www.transonic.com/tubing-flow-meters-manufacturers | |
| Gauze Sponges: Sterile X-ray Compatible Gauze Sponges, 16-Ply, 4” × 4” | Medline | PRM21430LFH | Disposable, Chronic PH |
| GEM 7000 with iQM3 | Werfen | 6000228442 | Equipment |
| Heparin | Fresenius Kabi | 63323-540-31 | Medication, Chronic PH |
| Hospira Primary IV Sets, 80” | Patterson Veterinary | 07-835-0123 | Disposable, Chronic PH |
| Hypertonic saline 3% | Baxter Healthcare Corp. | 0338-0054-03 | Medication, Chronic PH |
| Hypodermic Needle with Bevel and Regular Wall, 20 G × 1” | Medline | B-D305175Z | Disposable, Chronic PH |
| Interface Cable, Edwards LifeScience Transducer to ADInstruments Bridge Amplifier | Fogg System | 0395-2434 | Equipment |
| Labchart software | ADInstruments | Labchart 8 | Equipment |
| Needles: Hypodermic Needle with Regular Bevel, Sterile, 18 G × 1.5” | Medline | B-D305185Z | Disposable, Chronic PH |
| Octal Bridge Amplifier | ADInstruments | FE228 | Equipment |
| Port-A-Cath Huber Needle, Straight, 22 G × 1-1/2” | Medline | AAKM21200724 | Disposable, Chronic PH |
| Sheep Halter | Weaver Livestock | 35-7840-S20 | Equipment |
| Sterile Leur-Lock Syringe, 1 mL | Fisher Scientific | BD309628 | Disposable, Chronic PH |
| Sterile Luer-Lock Syringe, 10 mL | Medline | SYR110010Z | Disposable, Chronic PH |
| Sterile Luer-Lock Syringe, 3 mL | Medline | SYR103010Z | Disposable, Chronic PH |
| Sterile Luer-Lock Syringe, 5 mL | Medline | SYR105010Z | Disposable, Chronic PH |
| Sterile Water | Fresenius Kabi | 918550 | Medication |
| Stopcock: 3-Way Stopcock with Handle in OFF Position, Rotating Adaptor Male Collar Fitting, 45 PSI | Medline | DYNJSC301 | Disposable, Chronic PH |
| Transducer clip | Edwards LifeScience | TCLIP05 | Equipment |
| Transonic Perivascular Flow Probe (PAU Series) | ADInstruments | https://www.adinstruments.com/products/perivascular-flowprobes | |
| Transport Cage/ Large Animal Caging | Ancare | ANAT305660SS | Equipment |
| Trigger Aneroid Gauge (Sphygmomanometer) | Patterson Veterinary | 07-815-0464 | Equipment |
| TruWave Disposable Pressure Transducer Kits by Edwards Lifesciences | Medline | VSYPX260 | Disposable, Chronic PH |
| Tubing: Pressure Monitoring Tubing with Fixed Male Luer Lock and Female Fitting, Low Pressure, 72” L | Medline | DYNJPMTBG72MF | Disposable, Chronic PH |
| Umbilical Tape, Cotton, 3-Strand, 1/8 x 36" | Medline | DYNJPMTBG72MF | Disposable, Chronic PH |
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