Un modèle d’endotoxine reproductible orienté unité de soins intensifs chez le rat
20 février 2021
Nous présentons ici un modèle d’endotoxine reproductible orienté unité de soins intensifs chez le rat.
Ce protocole est un modèle robuste et reproductible de l’endotoxémie dans lequel les paramètres physiologiques et moléculaires peuvent être évalués à plusieurs reprises. Cette approche peut aider à répondre aux questions de la recherche sur la septicémie. Bien que notre modèle ne remplace pas les expériences sur les animaux, il affine les modèles de septicémie par sédation continue et réduit le nombre d’animaux grâce à des échantillonnages répétés.
Les débutants peuvent avoir du mal à insérer des cathéters artériels et veineux, mais seule une formation limitée est nécessaire pour maîtriser ces techniques. La visualisation de l’ensemble de la configuration expérimentale permet aux chercheurs de mettre en place, ou d’adapter, leurs modèles pour imiter de plus près une situation en soins intensifs. Commencez par transférer l’animal anesthésié sur un tapis chauffant.
Maintenir la température corporelle entre 36,5 et 37 degrés Celsius. Assurez-vous que l’animal respire spontanément en fournissant de l’oxygène avec un cône de nez. Confirmer le niveau d’anesthésie par l’absence du réflexe de pincement de l’orteil avant l’installation de la trachéotomie et des cathéters artériels et veineux.
Utilisez une pommade pour protéger les yeux. Préparez des instruments chirurgicaux stériles et des cathéters ainsi qu’une surveillance de la pression et de la saturation en oxygène pour une oxygénation suffisante. Appliquez un garrot sur la queue proximale du rat pour faciliter l’accès veineux et désinfectez la queue trois fois avec de l’alcool.
Introduisez un cathéter intraveineux de calibre 26 dans l’une des deux veines latérales de la queue en évitant l’injection d’air. Déliez le garrot après avoir placé le cathéter intraveineux et fixez le cathéter intraveineux en place avec du ruban adhésif. Connectez les pompes à seringues avec des robinets d’arrêt à trois voies à l’accès intraveineux pour une application continue de liquide et de médicament.
Commencez la trachéostomie en rasant la région antérieure du cou de l’animal, puis désinfectez la peau rasée trois fois avec une solution d’iode de povidone. Effectuez une incision longitudinale de deux centimètres à l’aide d’une lame de scalpel numéro 10. Rétractez la peau avec 2-0 sutures de soie.
Ensuite, préparez carrément le larynx et la trachée à ouvrir avec des ciseaux chirurgicaux. Insérez une canule trachéale stérile dans la trachée, en veillant à ne pas pénétrer trop profondément afin d’éviter une ventilation unilatérale. Fixez la canule en place à l’aide d’une suture en soie 2O, puis connectez la canule à un ventilateur pour une ventilation à pression ou à volume contrôlé.
Définissez les protocoles de remplacement des fluides, les protocoles d’application des vasoconstricteurs et les critères d’avortement avant de mettre en place l’expérience. Désinfectez la queue du rat trois fois avec une solution d’iode de povidone, puis coupez le cercle cutané d’un centimètre longitudinalement du côté ventral à l’aide d’un scalpel, en prenant soin de ne pas couper trop profondément pour éviter une blessure de l’artère caudale. Utilisez un microscope chirurgical pour exposer l’artère avec soin.
Coupez le fascia entourant l’artère avec des micro-ciseaux chirurgicaux. Ensuite, ligaturez la partie distale de l’artère en effectuant une suture de soie proximale 6-0, mais ne serrez pas la soie. Introduisez un cathéter de calibre 26 dans l’artère entre la suture de soie distale et proximale, puis resserrez la suture de soie proximale pour fixer le cathéter en place.
Connectez le cathéter à un transducteur de pression pour fournir une mesure continue de la pression artérielle. De plus, placez un robinet d’arrêt à trois voies entre le cathéter relié au transducteur de pression et le cathéter de calibre 26 pour le prélèvement sanguin artériel. Une fois que l’animal a atteint un état d’équilibre, induit une septicémie en injectant du LPS et en prélevant des échantillons de sang.
Remplacer la perte de liquide des échantillons de sang par la solution de Ringer dans un rapport de un à quatre, en évitant l’injection d’air en tout temps afin de prévenir l’embolie aérienne. La pression artérielle moyenne reste stable chez les animaux avec et sans stimulation LPS. Les animaux traités au LPS développent des caractéristiques de septicémie, telles qu’un excès de base négatif.
Les animaux traités au LPS ont également développé une forte réaction inflammatoire, qui a été mesurée par des cytokines plasmatiques, telles que la protéine chimioattractante-1, la protéine chimioattractive monocytaire-1 et l’interleukine-6. Lorsque vous tentez ce protocole, n’oubliez pas de prédéfinir les régimes de fluides et de vasopresseurs ainsi que de définir des critères de terminaison afin d’obtenir des données de recherche solides et reproductibles. Ce protocole peut être adapté à d’autres modèles de septicémie.
Ainsi, une question de recherche est répondue avec l’approche la plus appropriée et conformément aux principes de réduction, d’affinement, de remplacement du bien-être animal.
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Aperçu
Cet article présente un modèle robuste et reproductible d'endotoxémie chez le rat, conçu pour la recherche orientée vers les soins intensifs. Ce modèle permet l'évaluation répétée de paramètres physiologiques et moléculaires, facilitant ainsi la recherche sur la sepsie.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Recherche sur la septicémie
- Modèles animaux
Contexte
- L'endotoxémie est une affection critique dans le sepsis.
- Les modèles existants nécessitent souvent l'utilisation importante d'animaux.
- Une sédation continue peut affiner les approches expérimentales.
- Des prélèvements répétés peuvent fournir davantage de données à partir d'un plus petit nombre d'animaux.
Objectif de l'étude
- Développer un modèle qui imite les conditions des soins intensifs.
- Faciliter des évaluations répétées des réponses physiologiques.
- Améliorer l'utilisation éthique des animaux en recherche.
Méthodes utilisées
- Transfert des rats anesthésiés sur un tapis chauffant.
- Insertion de cathéters artériel et veineux.
- Surveillance continue des paramètres physiologiques.
- Visualisation du dispositif expérimental pour une meilleure adaptation.
Résultats principaux
- Le modèle est reproductible et robuste pour les études sur l'endotoxémie.
- Les paramètres physiologiques et moléculaires peuvent être évalués de manière répétée.
- Réduit le nombre d'animaux nécessaires pour les expériences.
- Facilite la formation des débutants aux techniques d'insertion de cathéter.
Conclusions
- Ce modèle améliore l'étude de la septicémie de manière contrôlée.
- Il fournit un cadre pour les recherches futures en soins intensifs.
- Offre une approche plus éthique de la recherche animale dans la septicémie.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
Ce modèle d'endotoxine orienté vers les soins intensifs permet une évaluation reproductible des paramètres physiologiques et moléculaires dans la recherche sur le sepsis, en permettant des tests itératifs d'interventions thérapeutiques tout en réduisant l'utilisation d'animaux grâce à des prélèvements répétés. Le modèle s'inscrit dans les principes des 3R et facilite l'évaluation préclinique de composés modulant le sepsis dans des conditions cliniquement pertinentes de sédation, de ventilation et de surveillance hémodynamique.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet l'analyse de voies inflammatoires telles que la signalisation TLR4 et les cascades de cytokines (par exemple, MCP-1, IL-6) dans un contexte d'endotoxémie contrôlé.
- Valeur opérationnelle : Fournit des paramètres reproductibles en matière d'hémodynamique et d'inflammation pour des études sur l'interaction avec la cible et la modulation des voies biologiques.
- Valeur scientifique : Facilite la détection mécanistique des risques en reliant les interventions moléculaires à des paramètres physiologiques tels que la pression artérielle moyenne et l'excès de base.
Développement de criblages et de tests
- Valeur scientifique : Génère des paramètres quantifiables de cytokines plasmatiques et des paramètres physiologiques adaptés à la corrélation avec des dosages de biomarqueurs en pathophysiologie du sepsis.
- Valeur opérationnelle : Des protocoles standardisés de réanimation liquidienne et d'administration de vasopresseurs assurent des conditions de base constantes pour le criblage de composés.
- Valeur scientifique : Permet des prélèvements sanguins répétés chez le même animal, augmentant ainsi la densité de données par sujet et améliorant la reproductibilité des dosages.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur scientifique : Représente la prise en charge clinique en réanimation, incluant la ventilation mécanique, la surveillance continue de la pression artérielle et l'utilisation de norépinéphrine, renforçant ainsi la pertinence translationnelle.
- Valeur opérationnelle : Des critères de terminaison définis et des protocoles de remplacement hydroélectrolytique permettent une conduite standardisée des études précliniques et une reproductibilité inter-laboratoires.
- Valeur scientifique : Permet l'évaluation de marqueurs de dysfonction multiviscérale, soutenant des décisions d'orientation ajustées au risque dans le développement de traitements contre la septicémie.
Intégration du pipeline et du flux de travail
Le modèle s'inscrit dans la continuité de la découverte des traitements contre la sepsis, depuis la validation de la cible jusqu'aux tests d'efficacité préclinique, en particulier pour les composés ciblant l'hyperinflammation ou le dysfonctionnement vasculaire.
- Biologie de la découverte : Permet de tester des hypothèses sur des cibles immunomodulatrices grâce à des réponses mesurables en cytokines et en hémodynamique lors d'un défi par LPS.
- Écrantage : Met à disposition des systèmes biologiques prêts à l'emploi, présentant des phénotypes de sepsie standardisés, pour l'évaluation de bibliothèques de composés.
- Analytique : Fournit des données quantitatives incluant la pression artérielle moyenne (PAM), l'excès de base et les cytokines plasmatiques (MCP-1, IL-6), permettant des analyses de réponse dose-dépendante et d'engagement de cible.
- Recherche translationnelle : Reproduit les protocoles de soins en réanimation, améliorant ainsi la continuité entre la découverte et la validation préclinique de thérapeutiques contre la sepsie.
- Réutilisation institutionnelle : Des protocoles établis de cathétérisme, de ventilation et de surveillance permettent de réutiliser la plateforme dans plusieurs études sur les mécanismes de la sepsie.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Confiance prédictive dans la validation des cibles grâce à des phénotypes de sepsie reproductibles et à des cascades inflammatoires mesurables.
- Valeur opérationnelle : Des procédures chirurgicales et de surveillance standardisées améliorent la reproductibilité et réduisent la variabilité entre expériences.
- Valeur stratégique : Une réduction du nombre d'animaux par échantillonnage répété diminue la charge en ressources et soutient des filières précliniques éthiques.
- Impact sur le portefeuille : Permet des décisions précoces de poursuite ou d'abandon en fournissant des données physiologiques et mécanistiques qui réduisent les risques liés aux hypothèses sur les cibles de la sepsie.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Compétence en cathétérisation vasculaire chez les rongeurs et en techniques chirurgicales stériles.
- Dispositifs permettant la transduction de la pression artérielle, le contrôle du ventilateur et l'analyse des gaz sanguins.
- Protocoles standardisés pour la réanimation liquide, le dosage des vasoconstricteurs et le maintien de la température (36,5–37 °C).
- Prise en compte des adaptations nécessaires selon les souches de rats ou les affections associées dans la modélisation du sepsis.
- Les limites incluent la complexité technique de la cathétérisation artérielle et la nécessité d'une technique aseptique pour éviter les infections interférentes.
F.A.Q. sur la bio-pharmacie
Chapters in this video
0:05
Introduction
1:06
Anesthesia Induction, Animal Monitoring, Intravenous Access and Tracheostomy
3:06
Arterial Access, Baseline Measurement, Sepsis Induction and Follow-Up Measurements
4:37
Results: The Analysis of the Arterial Pressure, Sepsis and the Inflammatory Reaction in LPS-Treated and Non-Treated Animals
5:11
Conclusion
