Name: Modèle de rongeur de perte musculaire volumétrique masséter pour l’étude des matériaux de bio-ingénierie (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-05-31T13:00:00.000+00:00
Duration: 3 min 46 s
Description: Découvrez un modèle de perte musculaire volumétrique dans le masséter du rat pour étudier la régénération musculaire craniofaciale. Cette méthode permet d'évaluer l'efficacité des biomatériaux comme les hydrogels dans la réparation tissulaire.

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<meta charset="utf8"></head><body>Évaluation des biomatériaux dans les lésions craniofaciales VML à l’aide d’un modèle de rat

<ol><li>Gilbert-Honick, J., Grayson, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vascularized+and+innervated+skeletal+muscle+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthc+Mater%22%5BJournal%5D)">Vascularized and innervated skeletal muscle tissue engineering.</a> Adv Healthc Mater. 9 (1), 1900626(2020).</li>
<li>Aguilar, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiscale+analysis+of+a+regenerative+therapy+for+treatment+of+volumetric+muscle+loss+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Death+Discov%22%5BJournal%5D)">Multiscale analysis of a regenerative therapy for treatment of volumetric muscle loss injury.</a> Cell Death Discov. 4, 33(2018).</li>
<li>Corona, B. T., Wenke, J. C., Ward, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathophysiology+of+volumetric+muscle+loss+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Cells+Tissues+Organs%22%5BJournal%5D)">Pathophysiology of volumetric muscle loss injury.</a> Cells Tissues Organs. 202 (3-4), 180-188 (2016).</li>
<li>Kiran, S., Dwivedi, P., Kumar, V., Price, R., Singh, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immunomodulation+and+biomaterials%3A+Key+players+to+repair+volumetric+muscle+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Cells%22%5BJournal%5D)">Immunomodulation and biomaterials: Key players to repair volumetric muscle loss.</a> Cells. 10 (8), 2016(2021).</li>
<li>Greising, S. M., Corona, B. T., McGann, C., Frankum, J. K., Warren, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Therapeutic+approaches+for+volumetric+muscle+loss+injury%3A+A+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+B%3A+Rev%22%5BJournal%5D)">Therapeutic approaches for volumetric muscle loss injury: A systematic review and meta-analysis.</a> Tissue Eng Part B: Rev. 25 (6), 510-525 (2019).</li>
<li>Bosse, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+analysis+of+outcomes+of+reconstruction+or+amputation+after+leg-threatening+injuries%5BTitle%5D)+AND+%22N+Engl+J+Med%22%5BJournal%5D)">An analysis of outcomes of reconstruction or amputation after leg-threatening injuries.</a> N Engl J Med. 347 (24), 1924-1931 (2002).</li>
<li>Testa, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+War+after+war%3A+Volumetric+muscle+loss+incidence%2C+implication%2C+current+therapies+and+emerging+reconstructive+strategies%2C+a+comprehensive+review%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedicines%22%5BJournal%5D)">The War after war: Volumetric muscle loss incidence, implication, current therapies and emerging reconstructive strategies, a comprehensive review.</a> Biomedicines. 9 (5), 564(2021).</li>
<li>Emara, A., Shah, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+update+on+craniofacial+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J+Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">Recent update on craniofacial tissue engineering.</a> J Tissue Eng. 12, 204173142110037(2021).</li>
<li>Dado, D. V., Kernahan, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anatomy+of+the+orbicularis+oris+muscle+in+incomplete+unilateral+cleft+lip+based+on+histological+examination%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Plast+Surg%22%5BJournal%5D)">Anatomy of the orbicularis oris muscle in incomplete unilateral cleft lip based on histological examination.</a> Ann Plast Surg. 15 (2), 90-98 (1985).</li>
<li>Stål, P., Eriksson, P. O., Eriksson, A., Thornell, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enzyme-histochemical+and+morphological+characteristics+of+muscle+fibre+types+in+the+human+buccinator+and+orbicularis+oris%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Oral+Biol%22%5BJournal%5D)">Enzyme-histochemical and morphological characteristics of muscle fibre types in the human buccinator and orbicularis oris.</a> Arch Oral Biol. 35 (6), 449-458 (1990).</li>
<li>Raposio, E., Bado, M., Verrina, G., Santi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitochondrial+activity+of+orbicularis+oris+muscle+in+unilateral+cleft+lip+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Plast+Reconstr+Surg%22%5BJournal%5D)">Mitochondrial activity of orbicularis oris muscle in unilateral cleft lip patients.</a> Plast Reconstr Surg. 102 (4), 968-971 (1998).</li>
<li>Cheng, X., Shi, B., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+embryonic+origin+and+injury+response+of+resident+stem+cells+in+craniofacial+muscles%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Physiol%22%5BJournal%5D)">Distinct embryonic origin and injury response of resident stem cells in craniofacial muscles.</a> Front Physiol. 12, 690248(2021).</li>
<li>Carvajal Monroy, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+rat+model+for+muscle+regeneration+in+the+soft+palate%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">A rat model for muscle regeneration in the soft palate.</a> PLoS One. 8 (3), e59193(2013).</li>
<li>Ono, Y., Boldrin, L., Knopp, P., Morgan, J. E., Zammit, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+satellite+cells+are+a+functionally+heterogeneous+population+in+both+somite-derived+and+branchiomeric+muscles%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Muscle satellite cells are a functionally heterogeneous population in both somite-derived and branchiomeric muscles.</a> Dev Biol. 337 (1), 29-41 (2010).</li>
<li>Pavlath, G. K., Thaloor, D., Rando, T. A., Cheong, M., English, A. W., Zheng, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneity+among+muscle+precursor+cells+in+adult+skeletal+muscles+with+differing+regenerative+capacities%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Dyn%22%5BJournal%5D)">Heterogeneity among muscle precursor cells in adult skeletal muscles with differing regenerative capacities.</a> Dev Dyn. 212 (4), 495-508 (1998).</li>
<li>Rodriguez, B. L., Vega-Soto, E. E., Kennedy, C. S., Nguyen, M. H., Cederna, P. S., Larkin, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+tissue+engineering+approach+for+repairing+craniofacial+volumetric+muscle+loss+in+a+sheep+following+a+2%2C+4%2C+and+6-month+recovery%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">A tissue engineering approach for repairing craniofacial volumetric muscle loss in a sheep following a 2, 4, and 6-month recovery.</a> PLoS One. 15 (9), e0239152(2020).</li>
<li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+functional+assay+of+volumetric+muscle+loss+injured+mouse+masseter+muscles+via+nanomembrane+electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Sci%22%5BJournal%5D)">Real-time functional assay of volumetric muscle loss injured mouse masseter muscles via nanomembrane electronics.</a> Adv Sci. 8 (17), e2101037(2021).</li>
<li>Schiaffino, S., Rossi, A. C., Smerdu, V., Leinwand, L. A., Reggiani, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developmental+myosins%3A+expression+patterns+and+functional+significance%5BTitle%5D)+AND+%22Skelet+Muscle%22%5BJournal%5D)">Developmental myosins: expression patterns and functional significance.</a> Skelet Muscle. 5, 22(2015).</li>
<li>Agarwal, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Myosin+heavy+chain-embryonic+regulates+skeletal+muscle+differentiation+during+mammalian+development%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Myosin heavy chain-embryonic regulates skeletal muscle differentiation during mammalian development.</a> Development. 147 (7), (2020).</li>
<li>Meng, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+triage+and+freezing+for+models+of+skeletal+muscle+disease%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Tissue triage and freezing for models of skeletal muscle disease.</a> J Vis Exp. (89), e51586(2014).</li>
<li>Kim, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+cell+integration+into+3D+bioprinted+skeletal+muscle+constructs+accelerates+restoration+of+muscle+function%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Neural cell integration into 3D bioprinted skeletal muscle constructs accelerates restoration of muscle function.</a> Nat Commun. 11 (1), 1025(2020).</li>
<li>Anderson, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+a+critical+size+threshold+for+volumetric+muscle+loss+in+the+mouse+quadriceps%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+C+Methods%22%5BJournal%5D)">Determination of a critical size threshold for volumetric muscle loss in the mouse quadriceps.</a> Tissue Eng Part C Methods. 25 (2), 59-70 (2019).</li>
<li>Kim, J. T., Kasukonis, B. M., Brown, L. A., Washington, T. A., Wolchok, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recovery+from+volumetric+muscle+loss+injury%3A+A+comparison+between+young+and+aged+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Gerontol%22%5BJournal%5D)">Recovery from volumetric muscle loss injury: A comparison between young and aged rats.</a> Exp Gerontol. 83, 37-46 (2016).</li>
<li>Guédat, C., Stergiopulos, O., Kiliaridis, S., Antonarakis, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Association+of+masseter+muscles+thickness+and+facial+morphology+with+facial+expressions+in+children%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Exp+Dent+Res%22%5BJournal%5D)">Association of masseter muscles thickness and facial morphology with facial expressions in children.</a> Clin Exp Dent Res. 7 (5), 877-883 (2021).</li>
<li>VanSwearingen, J. M., Cohn, J. F., Bajaj-Luthra, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Specific+impairment+of+smiling+increases+the+severity+of+depressive+symptoms+in+patients+with+facial+neuromuscular+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Aesthetic+Plast+Surg%22%5BJournal%5D)">Specific impairment of smiling increases the severity of depressive symptoms in patients with facial neuromuscular disorders.</a> Aesthetic Plast Surg. 23 (6), 416-423 (1999).</li>
<li>Versnel, S. L., Duivenvoorden, H. J., Passchier, J., Mathijssen, I. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Satisfaction+with+facial+appearance+and+its+determinants+in+adults+with+severe+congenital+facial+disfigurement%3A+A+case-referent+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Plast+Reconstr+Aesthet+Surg%22%5BJournal%5D)">Satisfaction with facial appearance and its determinants in adults with severe congenital facial disfigurement: A case-referent study.</a> J Plast Reconstr Aesthet Surg. 63 (10), 1642-1649 (2010).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>F1.652 Anticorps monoclonal à chaîne lourde de myosine (embryonnaire)</td><td>DSHB</td><td>F1.652</td><td></td></tr><tr><td>Anticorps secondaire anti-souris IgG2b de chèvre adsorbé de manière croisée, Alexa Fluor 647</td><td>Invitrogen</td><td>A-21242</td><td></td></tr><tr><td>IgG anti-lapin de chèvre (H+L) Anticorps secondaire à adsorption croisée élevée, Alexa Fluor 488</td><td>Invitrogen</td><td>A-11034</td><td></td></tr><tr><td>Poinçons de biopsie standard Integra, Poinçon de biopsie standard jetable ; 5 mm, Diamètre : 0,19 po, 0,5 cm</td><td>Integra</td><td>12460411</td><td></td></tr><tr><td>Milieu de montage avec DAPI - Aqueux, Fluoroshield</td><td></td><td>Abcam ab104139</td><td></td></tr><tr><td>Rabbit Anti-Mouse IgG H& L (Alexa Fluor 647) préadsorbé</td><td>Abcam</td><td>ab150127</td><td></td></tr><tr><td>Suspension orale de sulfaméthoxazole/triméthoprime, saveur cerise, 473 mL</td><td>Med-Vet International</td><td>UGS : RXBAC-SUSP</td><td></td></tr></tbody></table>

modèle de rongeur de perte musculaire volumétrique masséter pour l’étude des matériaux de bio-ingénierie

Rodent Model of Masseter Volumetric Muscle Loss for Studying Bioengineering Materials

Les résultats de l’évaluation de la VML craniofaciale et de la régénération tissulaire à l’aide de biomatériaux comprennent des résultats quantitatifs et qualitatifs.
La figure 2 illustre un exemple d’évaluation qualitative à l’aide du modèle décrit précédemment. L’observation de la croissance de novo des fibres musculaires dans notre hydrogel est un résultat positif qualitatif (Figure 2A) et suggère qu’un biomatériau peut fournir un support architectural suffisant et un facteur de croissance ou un apport de nutriments. La rétention d’hydrogel dans le lit de la plaie (Figure 2B) est visible sur la coloration HE. L’évaluation qualitative d’autres tissus d’un biomatériau peut être effectuée, comme l’identification des vaisseaux sanguins à l’aide de l’HE (figure 2C) et du trichrome de Masson (figure 2D). Les branches mandibulaire et buccale du nerf facial sont visibles dans les coins supérieurs gauche et droit de l’image de la figure 2B, confirmant le placement correct de l’hydrogel dans le lit de lésion VML et fournissant une orientation. Une couche de fascia est visible au-dessus de l’hydrogel, confirmant que la fermeture du fascia a réussi et est restée intacte pendant la période postopératoire. Un résultat négatif observé à ce stade comprendrait une perte totale d’hydrogel (Figure 2E) ou une perte de fermeture fasciale et d’extrusion du lit de la plaie (Figure 2F), l’EH montrant des signes d’un lit de plaie ou d’une cicatrice fibrotique en fonction du temps écoulé après l’opération.
L’analyse immunohistochimique est essentielle dans l’évaluation des biomatériaux pour le traitement de la LMV craniofaciale afin d’identifier les types de cellules et les interactions moléculaires au niveau cellulaire. Étant donné que la VML entraîne la perte de cellules résidentes et d’une architecture capables de régénérer le muscle squelettique, la régénération musculaire de novo au site lésé est un résultat important dans le traitement4 et l’évaluation de l’efficacité des thérapies à base de biomatériaux pour la VML. Les isoformes développementales de la myosine, y compris la myosine embryonnaire (MYH3) et la myosine néonatale (MYH8), sont réexprimées dans les fibres musculaires squelettiques régénératrices et fournissent un marqueur spécifique pour la régénération des fibres18,19. La figure 3 montre comment l’immunohistochimie peut être utilisée pour identifier les types cellulaires d’intérêt, dans ce cas, la chaîne lourde de myosine embryonnaire.
Enfin, ImageJ peut être utilisé pour quantifier les caractéristiques des lames d’histologie, y compris l’immunohistochimie et les colorants spécialisés tels que le trichrome de Masson, afin de mesurer la réponse fibrotique (Figure 4). L’ablation d’une partie du muscle dans les lésions VML modifie l’architecture et la composition musculaires, entraînant une augmentation du dépôt de collagène I et une fibrose grossière du tissu compartimental 2,3. De nombreuses études évaluant les traitements à base de biomatériaux pour la VML comparent la fibrose entre leur groupe d’intervention et les groupes témoins4. En utilisant la méthode décrite ici, les lits de plaies chez les animaux qui ont subi une lésion VML peuvent être identifiés sur le trichrome de Masson comme des cicatrices fibrotiques (Figure 4A). La déconvolution des couleurs via ImageJ permet d’isoler et de quantifier le canal bleu correspondant au tissu conjonctif (Figure 4B), puis de le régler en niveaux de gris pour la mesure (Figure 4C). La zone de la cicatrice peut être isolée et mesurée à l’aide de l’image J (Figure 4D) et calibrée à une barre d’échelle sur l’image pour une taille précise et une zone reproductible. En utilisant cette approche, le dépôt de tissu conjonctif peut être mesuré (Figure 4E).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66450/66450fig01.jpg"> 
Figure 1 : Schéma chirurgical illustrant les étapes. (A,B) Lésion VML du masséter chirurgical. (C) Application de biomatériaux. (D) Récolte des masséters. (E) Morphologie musculaire après récolte. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66450/66450fig01large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66450/66450fig02.jpg"> 
Figure 2 : Coloration trichrome de l’HE et de Masson. (A) Coupes de masséter de rat colorées à l’HE de l’interface hydrogel-muscle avec des flèches indiquant des structures morphologiquement identifiées comme des fibres musculaires squelettiques. (B) Section de masséter de rat colorée à l’HE démontrant l’abondance de fibres musculaires squelettiques dans tout l’hydrogel. (C) Tissu coloré en HE et (D) Tissu de Masson coloré en trichrome avec des flèches indiquant des structures morphologiquement identifiées comme des vaisseaux sanguins. (E, F) Les résultats négatifs montrent une perte complète d’hydrogel avec gel adhérant à l’aspect superficiel du masséter plutôt qu’au lit de la plaie et une perte incomplète d’hydrogel avec perte de fermeture fasciale, respectivement. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66450/66450fig02large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66450/66450fig03.jpg"> 
Figure 3 : Coloration immunohistologique de la chaîne lourde de myosine embryonnaire (eMHC) et de la laminine sur des coupes transversales de masséter de rat. (A) 2 semaines après l’opération. (B) 12 semaines après l’opération. Une concentration accrue de CMHe est observée dans l’échantillon de 12 semaines par rapport à l’échantillon de 2 semaines. Images capturées à un grossissement de 20x. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66450/66450fig03large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66450/66450fig04.jpg"> 
Figure 4 : Analyse quantitative de la fibrose. (A) Coupe de masséter de rat colorée en trichrome de Masson pour la quantification du dépôt de tissu conjonctif comme indicateur de la fibrose de la plaie après lésion VML à 12 semaines. (B) L’image J a été utilisée pour déconvoluer le canal bleu correspondant au tissu conjonctif. (C) L’image a été convertie en niveaux de gris pour l’analyse. (D) La zone correspondant à la cicatrice fibrotique a été isolée, et (E) la section transversale et les pourcentages du champ correspondant au blanc (fond) et au noir (tissu conjonctif) ont été calculés. Images capturées à l’aide de la microscopie optique à un grossissement de 10x. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66450/66450fig04large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>

Modèle de rongeur de perte musculaire volumétrique masséter pour l’étude des matériaux de bio-ingénierie

Craniofacial volumetric muscle loss (VML) injuries can occur as a result of severe trauma, surgical excision, inflammation, and congenital or other ...

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