Analyse par micro-tomodensitométrie du genou chez des cobayes Dunkin-Hartley âgés après injection intra-articulaire

L’arthrose est une maladie articulaire dégénérative qui touche 32,5 millions d’adultes américains. Souvent, les symptômes de l’arthrose n’apparaissent qu’après que la maladie est devenue grave. Le manque de médicaments modificateurs de la maladie provient d’une mauvaise compréhension des mécanismes qui déclenchent et stimulent la maladie.

Par conséquent, il existe un besoin médical critique et continu d’agents améliorés pour le traitement de l’arthrose. Les cobayes Dunkin-Hartley sont un modèle animal d’arthrose établi, car ils développent naturellement cette maladie, offrant un modèle robuste pour étudier les effets de nouvelles thérapies administrées par injection intraarticulaire sur la progression de la maladie. Étant donné que l’os minéralisé présente un excellent contraste sur la micro-tomodensitométrie, cette modalité peut être utilisée pour évaluer les caractéristiques 3D et effectuer des analyses quantitatives des changements associés à l’arthrose. Deux mesures quantitatives particulièrement pertinentes sont la densité minérale osseuse et l’épaisseur trabéculaire, car les deux augmentent tout au long de la progression de la maladie. La méthodologie décrite des injections intra-articulaires chez les cobayes et l’analyse ultérieure des données de micro-TDM contribueront à réduire la variabilité des études et à augmenter l’efficacité des analyses de données.

Rasez-vous le genou avec un rasoir électrique. Anesthésier l’animal et confirmer une profondeur d’anesthésie adéquate par l’absence de réponse par pincement des orteils. Placez un lubrifiant oculaire stérile dans les deux yeux pour éviter la dessiccation et les blessures.

Nettoyez le site d’injection trois fois en effectuant des mouvements circulaires et alternez avec les solutions de gommage diluées et d’alcool. Des gants stériles doivent être utilisés. Cette vidéo comprend l’utilisation de gants nitro autoclave.

La technique aseptique doit être utilisée tout au long de la procédure. Fléchissez le genou à 90 degrés, déplacez le doigt distal sur la rotule pour localiser le sillon de la face distale de l’espace articulaire en fléchissant et en étendant le membre postérieur. Le tibia peut être ressenti comme la structure osseuse distale de la rotule.

Une fois que l’emplacement du tibia et de la rotule est déterminé, l’articulation se trouve entre eux. Insérez soigneusement l’aiguille à insuline dans la ligne médiane distale de la rotule dans l’espace articulaire. L’aiguille doit être insérée à un à deux millimètres sous la peau.

Injectez le volume lentement. Massez le genou en fléchissant et en étendant l’articulation plusieurs fois pour assurer une bonne distribution du médicament. Placez les échantillons contenant du formol dans un récipient compatible.

Calibrez l’appareil micro-CT pour les expositions en fond sombre et en champ clair, selon les recommandations du fabricant. Scanner l’échantillon avec un filtre en aluminium et cuivre à 18 microns. Utilisez le pas de rotation de 0,7 degré pour 360 degrés avec la caméra décalée.

Sélectionnez une tranche dans les images micro-CT. Vérifiez la compensation du désalignement. Sous les paramètres, appliquez le lissage, le durcissement de la poutre, la rotation CS et l’artefact annulaire.

Sélectionnez Démarrer pour commencer la reconstruction. Sélectionnez VOI et orientez l’échantillon pour l’aligner verticalement afin de faciliter l’analyse ultérieure. Enregistrez la VOI modifiée dans un nouveau dossier.

Sélectionnez la plage d’images à analyser, en commençant par la plaque sous-chondrale. Il est recommandé de diviser l’analyse de la plaque sous-chondrale dans l’os trabéculaire car elles ont des caractéristiques osseuses différentes. Sélectionnez la région d’intérêt pour chaque image afin de vous assurer qu’elle englobe l’os.

Sélectionnez la sélection binaire. Ajustez l’histogramme de sorte que l’arrière-plan de l’os soit complètement séparé. Sélectionnez l’onglet Densité minérale osseuse.

Enregistrez ces données dans un nouveau dossier de données d’analyse. Sélectionnez Traitement personnalisé. Tout d’abord, effectuez le seuillage et sélectionnez Automatique, puis exécutez.

Sélectionnez ensuite Supprimer les taches noires, puis Supprimer les taches noires. Répétez l’opération Moucheture, puis choisissez Supprimer les taches blanches. Choisissez l’analyse 3D et sélectionnez les valeurs de base et les valeurs supplémentaires.

A montre un genou disséqué avec une présence de colorant bleu de méthylène dans l’espace articulaire, montrant une injection correcte. B est une injection peu profonde entraînant la formation d’une bulle dans l’espace sous-cutané. C montre l’absence de colorant bleu de méthylène dans l’espace articulaire, montrant une injection incorrecte.

Il peut être utile de séparer l’analyse de la plaque sous-chondrale, qui est représentée en A, et de l’os trabéculaire, qui est montré en B, car ils ont parfois des paramètres différents pour différentes analyses osseuses. Pour la densité minérale osseuse, nous constatons qu’il y a une augmentation de la moyenne des cobayes de 12 mois par rapport aux cochons d’Inde de cinq mois, et cela est vrai dans la plaque sous-chondrale ainsi que dans l’os trabéculaire, ce qui montre que la densité minérale osseuse augmente avec le temps. De plus, pour l’épaisseur trabéculaire, nous constatons qu’il y a une augmentation de l’épaisseur en millimètres entre le cochon d’Inde de 12 mois et le cochon d’Inde de neuf mois et le cochon d’Inde de cinq mois, ce qui montre que l’épaisseur trabéculaire augmente avec le temps.

Les scores de Mankin modifiés augmentent avec l’âge des cobayes, comme le montre la figure A.Les figures B à D montrent des taches de bleu toluidine. B est un cochon d’Inde de cinq mois, C est un cochon d’Inde de neuf mois et D est un cochon d’Inde de 12 mois. L’astérisque noir de la figure C indique la perte de protéoglycanes, tandis que l’astérisque noir de la figure D montre des fissures et l’astérisque blanc de la figure D indique l’hypocellularité.

À l’heure actuelle, le seul remède contre l’arthrose sévère est le remplacement, qui est coûteux, invasif et peut entraîner une morbidité et une mortalité pour les patients. Par conséquent, il y a un besoin urgent de poursuivre la recherche avec des modèles animaux d’arthrose et le développement soutenu de nouvelles thérapies. Bien que les injections intra-articulaires fassent partie intégrante des études sur l’arthrose chez le cobaye, cette procédure n’a pas encore été systématiquement détaillée.

Des procédures d’injection appropriées sont essentielles pour assurer le bien-être des animaux et réduire le nombre total d’animaux, en particulier pour les études nécessitant plusieurs injections sur plusieurs mois. Pour évaluer systématiquement les changements liés à l’arthrose, nous décrivons des analyses par micro-tomodensitométrie. La micro-tomodensitométrie fournit une évaluation plus approfondie des modifications de l’arthrose que l’examen histologique des scans d’un échantillon entier au lieu d’une ou de quelques coupes de tissus.

Bien que les cobayes Dunkin-Hartley fournissent un modèle robuste pour étudier la progression de l’arthrose et les effets de nouvelles thérapies, ce modèle présente des limites. Les modèles spontanés nécessitent généralement une période d’étude plus longue par rapport au développement rapide de changements après une arthrose induite chirurgicalement ou chimiquement. De plus, les chercheurs peuvent réduire l’effet de la variabilité inter-animale en appliquant des traitements à un membre de chaque animal, permettant au membre controlatéral de servir de contrôle interne.