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Neuroscience

Modèle de rat de blessure traumatique légère à tête fermée et sa validation

Published: September 22, 2023 doi: 10.3791/65849
* These authors contributed equally

Summary

Ici, nous présentons un modèle de traumatisme crânien léger (TCC) à tête fermée et sa validation présentant une similitude remarquable avec le TCL humain en ce qui concerne les manifestations comportementales au cours des stades aigus et subaigus.

Abstract

Les modèles animaux sont essentiels pour faire progresser notre compréhension des traumatismes crâniens légers (TCC) et guider la recherche clinique. Pour obtenir des informations significatives, il est essentiel de développer un modèle animal stable et reproductible. Dans cette étude, nous rapportons une description détaillée d’un modèle de TCC à tête fermée et d’une méthode de validation représentative utilisant des rats Sprague-Dawley pour vérifier l’effet de la modélisation. Le modèle consiste à laisser tomber un poids de 550 g d’une hauteur de 100 cm directement sur la tête d’un rat sur une surface destructible, suivi d’un virage à 180 degrés. Pour évaluer la blessure, les rats ont subi une série d’évaluations neurocomportementales 10 minutes après la blessure, y compris le temps de perte de conscience, le temps du premier comportement de recherche, la capacité d’évasion et le test de capacité d’équilibre du faisceau. Au cours des phases aiguës et subaiguës suivant la blessure, des tests comportementaux ont été effectués pour évaluer la capacité de coordination motrice (tâche Beam), l’anxiété (test en champ ouvert) et les capacités d’apprentissage et de mémoire (test Morris Water Maze). Le modèle de TCL à tête fermée a produit une réponse cohérente aux blessures avec une mortalité minimale et a reproduit des situations réelles. La méthode de validation a permis de vérifier efficacement le développement du modèle et d’assurer la stabilité et la cohérence du modèle.

Introduction

Le traumatisme crânien léger (TCC), ou commotion cérébrale, est le type de blessure le plus répandu et peut entraîner divers symptômes chroniques et à court terme1. Ces symptômes peuvent inclure des étourdissements, des maux de tête, une dépression et une anhédonie, entre autres, entraînant des souffrances importantes pour les personnes touchées par un TCC2. Étant donné que la plupart des traumatismes crâniens sont causés par un traumatisme contondant3, il devient impératif de développer des modèles animaux qui imitent avec précision de telles blessures. Ces modèles sont essentiels pour mieux comprendre la blessure et ses mécanismes sous-jacents, offrant un environnement contrôlé avec une variabilité et une hétérogénéité réduites par rapport aux études humaines.

De nombreux modèles de rongeurs bien établis ont été développés pour les traumatismes crâniens (TCC), y compris les lésions par percussion liquide (FPI)4, les chocs corticaux contrôlés (CCI)5, les blessures par perte de poids6, les lésions cérébrales traumatiques par explosion7 et autres. Cependant, ces modèles se concentrent principalement sur la reproduction de scénarios de traumatismes crâniens modérés à graves. En revanche, les modèles expérimentaux spécifiquement conçus pour simuler les traumatismes crâniens ont reçu relativement moins d’attention et restent peu explorés8. Par conséquent, il est essentiel d’établir un modèle animal stable et reproductible qui représente avec précision les traumatismes crâniens. Un tel modèle améliorerait considérablement notre compréhension des conséquences neurobiologiques et comportementales associées aux TCL.

On ne peut pas distinguer les déficits fonctionnels chez les rats ayant subi un traumatisme crânien par rapport aux rats normaux par observation occasionnelle une fois que les effets de l’anesthésie se sont dissipés. Par conséquent, il est nécessaire d’administrer des tests spécifiques. Chez l’homme, un large éventail d’évaluations cliniques est utilisé pour évaluer les patients 9,10,11. De même, l’établissement d’un modèle réussi dans le modèle du rat nécessite également l’utilisation d’outils d’évaluation rapide pour déterminer sa validité.

Dans cette étude, nous présentons un modèle de rat TCC à tête fermée, permettant d’étudier le TCC d’une manière qui ressemble beaucoup à la condition humaine. La description détaillée du modèle et de sa procédure de validation permet de mieux comprendre l’approche expérimentale utilisée dans l’étude des TCL.

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Protocol

L’expérimentation animale a été approuvée par le Comité de protection et d’utilisation des animaux de l’Université du Centre-Sud. Toutes les études ont été menées dans le respect des principes de bien-être et d’éthique des animaux de laboratoire.

1. Procédure d’alimentation et d’anesthésie des animaux

  1. Regroupez des rats mâles Sprague-Dawley de 280 à 320 g et maintenez-les sur un cycle lumière/obscurité de 12 h/12 h avec accès à la nourriture et à l’eau ad libitum. Effectuez l’étude après que les rats se soient acclimatés pendant 6 jours.
  2. Anesthésier le rat avec de l’isoflurane à 3 % à raison d’un débit d’air de 0,6 L/min dans une boîte à induction jusqu’à ce qu’il ne réponde plus au pincement de la patte ou de la queue. Maintenir le débit pendant 30 s.
    REMARQUE : Les analgésiques n’ont pas été utilisés car ils interféreraient avec la réponse du rat dans les évaluations neurocomportementales.

2. Configuration préopératoire

  1. Placer une éponge d’une dureté de 35D (poids de 35 kg/m3 d’éponge), de longueur et de largeur identiques mais d’une épaisseur de 12 cm, à l’intérieur d’une boîte en acrylique (15 cm x 22 cm x 43 cm) dépourvue d’un couvercle supérieur.
  2. Découpez une feuille d’étain (d’une épaisseur de 20 μm) et fixez-la sur la boîte en acrylique à l’aide de ruban adhésif pour former une surface destructible capable de supporter le poids d’un rat. De plus, marquez une ligne de coupe d’environ 10 cm pour être l’emplacement désigné pour positionner la tête du rat.
  3. À l’aide d’un support en fer, fixez fermement le tube en PVC en place. Préparez un poids perforé, pesant 550 grammes avec un diamètre de 18 millimètres. Attachez le poids à une ligne de pêche à une hauteur de 1 mètre à l’intérieur d’un tube en polychlorure de vinyle ou en PVC. et ajustez la position du tube de guidage à 3 centimètres au-dessus du papier d’aluminium.
  4. Préparez un casque et un oreiller. Fabriquez un casque à l’aide d’un disque en acier inoxydable de 10 mm de diamètre et 3 mm d’épaisseur. Préparez un oreiller en éponge cunéiforme à placer sous la tête du rat, en vous assurant qu’il est perpendiculaire à la direction de la gravité.
    NOTA : Un schéma de principe de l’appareil d’impact est présenté à la figure 1. Le casque sert à identifier l’emplacement de l’impact et à améliorer la répartition de la force externe. L’oreiller est utilisé pour garantir des dommages uniformes et stables.

3. Induction d’un traumatisme crânien cérébral

  1. Placez rapidement le rat anesthésié sur sa poitrine sur le papier d’aluminium.
    REMARQUE : Deux opérateurs sont nécessaires pour l’induction du TCL : l’un pour la préparation et l’autre pour la vérification.
  2. Préparation : Placez l’oreiller sous le rat, en vous assurant que sa tête est parallèle au papier d’aluminium. Alignez le casque avec les oreilles du rat et fixez-le en place.
  3. Vérification : Vérifiez que le tuyau en PVC est positionné directement au-dessus du casque. Une fois que les deux opérateurs ont confirmé la configuration correcte, passez à l’étape suivante.
  4. Induction de la rotation de la tête : Relâchez le poids, ce qui lui permet de tomber et de frapper la tête du rat, induisant une chute sur l’éponge et une rotation de 180°.
  5. Placez le rat sur le dos dans une cage propre.

4. Induction de simulacre

  1. Traitez le rat de la même manière que la description précédente de l’induction du TCL, mais ne le soumettez pas à l’impact à la tête.

5. Procédure de validation : Évaluations neurocomportementales aiguës

NOTE : Les évaluations suivantes ont été modifiées en fonction des scores de gravité neurologique9 et du protocole de Flierl et coll.10. Toutes ces évaluations ont été effectuées 10 min après que le rat ait récupéré le réflexe de redressement.

  1. Moment de la perte de conscience : Notez la durée entre le moment où le rat est anesthésié et le moment où il récupère le réflexe de redressement.
    REMARQUE : Le réflexe de redressement est le processus dans lequel le rat se retourne lorsqu’il est placé sur le dos. La perte du réflexe de redressement doit être considérée comme un critère d’évaluation sans cruauté, et l’animal doit être euthanasié conformément aux directives de l’établissement.
  2. Heure du premier comportement de recherche : Enregistrez la durée entre le moment où le rat est anesthésié et le moment où il montre le comportement de recherche pour la première fois.
    REMARQUE : Le comportement de recherche est un signe d’intérêt pour l’environnement, une réponse physiologique.
  3. Capacité à s’échapper
    1. Placez le rat au milieu d’un appareil circulaire (0,5 m de diamètre et 0,3 m de hauteur) avec une sortie (12,5 cm de long et 9 cm de large).
    2. Notez le temps qu’il faut au rat pour sortir du cercle.
      REMARQUE : Si le rat ne sort pas du cercle dans les 180 s, notez le temps de 180 s.
  4. Test d’aptitude à l’équilibre de la poutre
    1. Placez le rat sur une poutre de 3 cm, 2 cm et 1,5 cm de large pendant 1 min en conséquence.
    2. Si le rat maintient un équilibre avec une posture stable sur la poutre, notez-le à 0.
    3. Si le rat saisit le côté de la poutre, donnez un score de 1. Si le rat étreint la poutre et qu’une branche en tombe, notez-lui 2.
    4. Si le rat s’agrippe à la poutre et que les deux membres tombent ou tournent dessus (>60 s), notez-lui 3.
    5. Si le rat tente de se tenir en équilibre sur la poutre mais tombe (> 40 s), notez-lui 4.
    6. Si le rat tente de se tenir en équilibre sur la poutre mais tombe (>20 s), notez-lui 5.
    7. Si le rat n’essaie pas de se tenir en équilibre ou de s’accrocher à la poutre et tombe dans les 20 s, notez-lui 6.
      REMARQUE : L’essai d’équilibre de la poutre ne nécessite pas de préparation à l’essai.

6. Procédure de validation : Évaluation neurocomportementale

REMARQUE : Avant les expériences comportementales, les rats ont été manipulés pendant 2 minutes par jour pendant 3 jours consécutifs pour minimiser le stress et la perturbation de la nouveauté. Toutes les expériences comportementales ont été réalisées en plaçant les animaux dans l’environnement de test pendant 60 minutes avant le début de l’expérience.

  1. Capacité de coordination motrice (tâche de faisceau)
    1. Dispositif expérimental
      1. Placez les rats à une extrémité de la poutre d’équilibre (1,5 m de long et 75 cm au-dessus du sol). Placez une boîte d’évacuation (une cage de litière inclinée) à l’autre extrémité.
      2. Placez un rembourrage en mousse sous la poutre pour atténuer le risque potentiel de blessure des rats en cas de chute pendant l’essai.
      3. Allumez la caméra vidéo.
      4. Planifiez les jours de dépistage à des moments précis après la blessure ou après le traitement simulé (p. ex., jour 1, jour 3 et jour 7).
    2. Phase de formation (2 jours)
      1. Entraînez les rats à traverser la poutre de 4 cm de large 3 fois consécutives, suivis de deux essais sur la poutre de 2 cm de large.
      2. Pendant l’entraînement, guidez doucement les rats à travers le faisceau jusqu’à ce qu’ils puissent les traverser facilement sans interférence.
    3. Expérience de la poutre d’équilibre
      1. Placez les rats sur la poutre de 2 cm de large pendant 5 essais consécutifs.
      2. Enregistrez le début et la fin de chaque épreuve lorsque le nez du rat franchit les lignes de départ et d’arrivée, respectivement.
      3. Remettez les rats dans leurs cages à la fin de l’expérience.
    4. Tests de référence
      1. Effectuez l’expérience de la poutre d’équilibre avant la blessure ou le traitement.
      2. Calculez les valeurs moyennes de ces 5 essais consécutifs afin d’établir la base de référence pour chaque rat.
    5. Analyse des données
      1. Analysez le temps nécessaire pour traverser le faisceau et le nombre total de glissements de l’arrière-pied à l’aide d’une analyse vidéo réalisée par des chercheurs aveugles aux conditions expérimentales.
  2. Anxiété (test en champ ouvert)
    1. Dispositif expérimental
      1. Préparez l’arène en plein champ, en vous assurant qu’elle est propre et exempte de tout signal olfactif antérieur. Divisez l’arène en trois zones : une zone intérieure centrale (33 cm x 33 cm), une zone centrale (66 cm x 66 cm) et une zone extérieure.
    2. Phase de test
      1. Placez un rat au centre de l’arène en plein champ et lancez le chronomètre. Laissez le rat explorer l’arène pendant 5 minutes librement. Après 5 minutes, remettez délicatement et doucement le rat dans sa cage d’origine.
    3. Collecte de données
      1. Mesurez la distance totale parcourue par le rat pendant la période d’exploration de 5 minutes. Déterminez le temps que le rat passe dans les zones centrales, intérieures, moyennes et extérieures.
    4. Analyse des données
      1. Utilisez la distance totale parcourue comme mesure du comportement exploratoire global et de la capacité locomotrice. Calculez le temps passé dans la zone intérieure centrale comme indicateur de réactions anxieuses.
  3. Capacités d’apprentissage et de mémoire (test du labyrinthe aquatique de Morris)
    1. Assurez-vous que l’appareil du labyrinthe aquatique est en bon état. Teignez l’eau en noir et placez les queues dans les quatre points cardinaux. Positionnez la plate-forme à 2,5 cm sous la surface de l’eau.
    2. Mettre en place un système de surveillance pour enregistrer et observer le comportement des rats.
    3. Journée de trail
      1. Placez rapidement le rat dans le labyrinthe d’eau. Si le rat ne parvient pas à atteindre la plate-forme dans les 2 minutes, guidez-le doucement à l’aide du bâton en bois.
      2. Laissez le rat se familiariser avec l’environnement du labyrinthe en se tenant debout sur la plate-forme pendant 20 s, puis retirez-le. Une fois que le rat est sur la plate-forme, laissez-le rester pendant 20 s, puis retirez-le.
    4. Répétition quotidienne
      1. Répétez la procédure du jour de formation, en plaçant le rat dans l’eau à partir de différents quadrants. Répétez l’étape 6.3.3. Continuez l’entraînement pendant 5 jours consécutifs.
    5. Le jour du test de la sonde : Le 6ejour, retirez la plate-forme et placez le rat dans le même quadrant pendant 2 min.
    6. Observation et enregistrement : Utilisez le système de surveillance pour surveiller le comportement du rat les jours d’essai et de test de sonde.
    7. Nettoyage : Après avoir retiré le rat du labyrinthe d’eau, utilisez une serviette pour le sécher soigneusement.

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Representative Results

L’appareil utilisé dans ce travail était une version modifiée du modèle de Kane et du modèle pédiatrique de Richelle Mychasiuk11,12. Dans cette étude, les rats SD ont été assignés à des groupes fictifs et mTCC. Pour démontrer la reproductibilité de ce modèle, nous avons effectué trois répétitions indépendantes de ce modèle ainsi que l’évaluation neurocomportementale aiguë, chaque expérience impliquant 8 à 12 rats. Dans cette étude, nous avons utilisé plus de 30 rats ayant subi un traumatisme crânien, dont 2 rats ont été tués par anesthésie. Cependant, aucun rat n’a succombé à une lésion cérébrale au cours de l’expérience. Les résultats de ces expériences sont présentés à la figure 2. De plus, des évaluations neurocomportementales ont été effectuées pendant les stades aigus et subaigus (Figure 3, Figure 4 et Figure 5).

Résultats de l’évaluation neurocomportementale aiguë

Toutes ces évaluations ont été réalisées après anesthésie/impact 0 min (temps de perte de conscience et temps de premier comportement de recherche) ou 10 min (sortie du cercle et équilibre du faisceau), respectivement.

Comme le montre la figure 2A, les rats ayant subi un traumatisme crânien cérébral ont passé beaucoup plus de temps à se remettre de leur inconscience, ce qui correspond aux résultats obtenus dans des études antérieures12,13. Le comportement de recherche chez les rats, considéré comme une activité physiologique normale, a montré une augmentation statistiquement significative de la période de récupération dans le groupe TCL (Figure 2B). Cette découverte suggère que les rats mTBI ont eu besoin d’une durée plus longue pour retrouver leurs capacités de locomotion, d’olfaction, de sondage tactile et de balayage de l’environnement.

Le test existant en cercle a remplacé les tests sensoriels originaux dans le score de gravité neurologique, qui reposait auparavant sur les observations subjectives des examinateurs telles que les tests de placement et les tests proprioceptifs. Les rats mTBI ont passé beaucoup plus de temps à sortir du cercle que les rats fictifs (Figure 2C). L’analyse statistique à l’aide d’une ANOVA bidirectionnelle pour le temps de sortie du cercle a montré un effet principal significatif de la lésion (F [1, 36] = 21,29, p < 0,0001), indiquant une différence entre les groupes mTBI et simulés. Cependant, différents essais n’ont pas eu d’effet significatif (F [2, 36] = 0,1396, p = 0,87).

Les résultats du test d’équilibre du faisceau ont été analysés à l’aide d’une ANOVA à deux facteurs, suivie des comparaisons multiples de Bonferroni pour les différences entre les moyennes de groupe (Figure 2D). Il y avait un effet global significatif de la blessure dans toutes les tâches à faisceau large (3 cm : F = 13,89, p < 0,001 ; 2 cm : F = 42,7, p < 0,001 ; 1,5 cm : F = 27,25, p < 0,001), ce qui indique que les rats mTBI présentaient des troubles de l’équilibre par rapport aux rats fictifs après 10 minutes après l’impact. D’après trois expériences répétées indépendantes, la poutre d’équilibre de 2 cm et 1,5 cm de large a montré une meilleure discrimination entre les groupes simulé et mTBI que la poutre de 3 cm de large.

Résultats de l’évaluation neurocomportementale

La capacité de coordination motrice a été évaluée à l’aide de la tâche de faisceau à 1 jour avant l’anesthésie/blessure et 1 jour, 3 jours et 7 jours après l’anesthésie/blessure (Figure 3). Le nombre total de glissements des membres postérieurs (Figure 3A) a été analysé par ANOVA bidirectionnelle mesurée à répétition, et les comparaisons multiples de Bonferroni ont révélé que les rats ayant subi un traumatisme crânien présentaient significativement plus de glissements des membres postérieurs au jour 1 après la blessure que les rats simulés (Figure 3A ; p < 0,01). Cependant, après une récupération de 2 jours, aucune altération n’a été observée dans les erreurs postérieures, avec un nombre total de glissements se résolvant à des niveaux fictifs après 7 jours. Notamment, tous les rats de 6 mTBI ont eu plus de glissades des membres postérieurs après l’impact que leur performance de base. La légère augmentation des glissements des membres postérieurs chez les rats fictifs pourrait être associée au manque de pratique de la poutre d’équilibre. Après la lésion, 1 jour et 3 jours, les rats ayant subi un traumatisme crânien ont passé plus de temps à traverser la largeur de 150 cm (39,8 s ± 3,79 s contre 28,68 s ± 0,82 s, 37,06 s ± 4,06 s contre 29,28 s ± 3,42 s), bien qu’il n’y ait pas eu de différence entre les rats TCC et les rats fictifs en ce qui concerne le temps nécessaire pour traverser le faisceau à tous les moments (figure 3B).

Il n’y avait pas de différences significatives dans la distance parcourue entre les groupes simulés et les TCC (figure 4A). Le comportement anxieux a été évalué en mesurant le temps passé dans la zone centrale pendant le test en champ ouvert. À la fois 3 jours et 7 jours après la blessure, les rats mTBI ont montré une réduction significative du temps passé dans la zone centrale par rapport aux rats fictifs. Ce résultat indique que les rats ayant subi un traumatisme crânien cérébral ont présenté des niveaux plus élevés de comportement anxieux après l’impact dans les 7 jours (Figure 4B, C).

Les résultats des journées d’apprentissage du labyrinthe aquatique de Morris ont révélé que les rats mTBI avaient besoin de plus de temps pour localiser la plate-forme cachée que les rats fictifs, ce qui indique une altération de l’apprentissage spatial et de la mémoire dans le groupe mTBI (Figure 5). Par la suite, au cours de l’essai de la sonde, les rats mTBI ont présenté des déficits dans la conservation de la mémoire spatiale, comme en témoigne le fait qu’ils ont passé moins de temps à chercher la plate-forme retirée. Notamment, aucune différence significative n’a été observée dans la vitesse de nage entre les groupes fictifs et mTCC, ce qui confirme les résultats cohérents observés dans l’analyse de la distance parcourue menée dans le test en champ ouvert. Ces résultats suggèrent que l’impact n’a pas eu d’effet perceptible sur la fonction locomotrice spontanée.

Figure 1
Figure 1 : Appareil d’impact pour les traumatismes crâniens chez le rat. (A) La vue de dessus et la vue latérale de l’oreiller et du casque dans la position relative de la tête du rat. La ligne pointillée rouge indique la position du casque. (B) Une image de l’ensemble montrant un tube de guidage vertical pour le poids lâché positionné au-dessus du stade du rat et de l’éponge collectrice. (C) Une image capturée à partir d’une vidéo d’impact montrant la rotation de 180° du rat après l’impact à la tête et l’accélération/rotation subséquente. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2 : Résultats de l’évaluation neurocomportementale aiguë après un simulacre de TCL chez le rat, répété trois fois indépendamment. (A) Augmentation significative de la durée de la perte de conscience après l’arrêt de l’anesthésie chez les rats ayant reçu un TCC par rapport aux rats simulés. Il y avait un effet significatif du groupe (P < 0,0001, ANOVA bidirectionnelle), mais pas d’effet significatif dans le temps (P = 0,6226) ni d’interaction dans le temps du groupe x (P = 0,5803). (B) Les rats mTBI ont montré leur premier comportement de recherche après l’anesthésie. (C) Les rats factices ont passé moins de temps à s’échapper du cercle de 60 cm (*p < 0,01, **p < 0,001, test t non apparié). (D) Le score de performance en équilibre de faisceau de 3 cm, 2 cm et 1,5 cm de large. Les résultats des multiples comparaisons de Bonferroni pour chaque groupe sont présentés dans les figures. Les données sont présentées sous forme de moyenne ± d’erreur-type de la moyenne. N = 8 à 12 rats ont été utilisés par expérience. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3
Figure 3 : Performances de la tâche de faisceau avant l’impact et après l’impact le jour 1, le jour 3 et le jour 7. (A) Les rats ayant subi un traumatisme crânien ont fait plus de glissements des membres postérieurs au jour 1 après la blessure (*p < 0,001, ANOVA à 2 voies mesurée à répétition). (B) Le temps de parcours moyen des rats simulés est inférieur à celui des rats TCL. Les données sont présentées sous forme de moyenne ±'erreur-type de la moyenne (N = 6/groupe). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4
Figure 4 : Performances de l’essai en champ libre au jour 1 avant la blessure et au jour 1, au jour 3, au jour 7 et au jour 14 après la blessure. (A) Il n’y avait pas de différence entre les rats fictifs et les rats TCC en ce qui concerne la distance parcourue. (B) Les rats ayant subi un traumatisme crânien cérébral ont passé moins de temps au centre que les rats simulés au jour 3 et au jour 7 (*p < 0,01, **p < 0,001, ANOVA à 2 facteurs mesurée à plusieurs reprises), sans différences apparentes au jour 1 avant la blessure et au jour 1 et au jour 14 après la blessure. (C) Carte de suivi des rats ayant subi un traumatisme crânien cérébral au jour 1, au jour 3, au jour 7 et au jour 14 après un traumatisme crânien. Les données sont présentées sous forme de moyenne ±'erreur-type de la moyenne (N = 6-10/groupe). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5
Figure 5 : Performances dans le labyrinthe aquatique de Morris. (A) Il n’y avait pas de différence de vitesse dans le test d’aptitude à nager entre les rats fictifs et les rats TCL. (B) Latence de la plate-forme cachée de la tâche de mémoire de référence le jour de l’essai. (C) Les rats ont traversé la plate-forme plus de fois dans l’essai de test de sonde de 2 minutes après 5 jours d’essai. Simulacre (5,14 ± 0,65) vs. TCC (3,56 ± 0,6), (*p < 0,01, test t non apparié). Les données sont présentées sous forme de moyenne ±'erreur-type de la moyenne (N = 9/groupe). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

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Discussion

Ce modèle simule avec succès un traumatisme crânien crânien à tête fermée sans qu’il soit nécessaire d’inciper le cuir chevelu ou d’ouvrir le crâne, ce qui permet d’obtenir une représentation plus précise du scénario d’impact observé dans les cas humains. L’évitement de l’incision du cuir chevelu aide à prévenir les réponses inflammatoires qui peuvent ne pas correspondre à la situation réelle. Comparé au modèle pédiatrique12 de Richelle Mychasiuk, le modèle utilisé dans cette étude est spécifiquement adapté aux rats adultes pesant entre 280 et 320 g, ce qui nous permet d’obtenir des informations précieuses sur les effets du TCC sur les individus adultes. De plus, l’intégration de composants clés tels qu’un oreiller et un casque facilite la fourniture d’une force d’impact plus uniforme et aide l’opérateur à identifier précisément la zone cible de l’impact.

Il est important de souligner que la procédure d’impact chez les rats a été effectuée sans anesthésie d’entretien, de sorte que la profondeur de l’anesthésie a été confirmée avant le début de l’impact. Nous nous sommes assurés que les rats n’avaient pas de réponse en secouant doucement la boîte d’induction de l’anesthésie et en prolongeant le temps d’anesthésie de 30 s supplémentaires pour assurer un niveau d’anesthésie adéquat. Il est recommandé de terminer l’ensemble du processus d’impact en 1 minute.

L’appareil d’impact décrit dans cette étude est relativement facile à construire et peut être reproduit dans presque tous les laboratoires en utilisant les spécifications fournies. Cela favorise une plus grande standardisation et une plus grande comparabilité des données expérimentales dans différents contextes de recherche. De plus, les données de validation obtenues dans le cadre de cette étude constituent une ressource précieuse pour les chercheurs lorsqu’il s’agit de répondre à des questions scientifiques spécifiques. En analysant les résultats neurocomportementaux observés dans cette étude, les chercheurs peuvent prendre des décisions éclairées et adapter l’approche expérimentale pour qu’elle corresponde à leurs objectifs de recherche spécifiques. Cela améliore la qualité globale et la pertinence des études futures sur les TCC et facilite les progrès dans notre compréhension de ses mécanismes sous-jacents et des résultats associés.

Cette étude a porté exclusivement sur des rats mâles pour le modèle de TCC à tête fermée ou sur la mise en œuvre du modèle de TCC à tête fermée. Compte tenu des recherches antérieures indiquant des variations spécifiques au sexe dans le comportement anxieux et des symptômes cognitifs et somatiques persistants liés au TCC14,15, de futures études devraient être effectuées sur des rongeurs femelles.

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Disclosures

Les auteurs n’ont aucun intérêt financier à divulguer.

Acknowledgments

Nous tenons à remercier tous les boursiers du Département des animaux de laboratoire de l’Université Central South. Cette étude a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 81971791) ; Laboratoire clé de médecine légale de Shanghai, Laboratoire clé de médecine légale, Ministère de la justice, Chine (Académie des sciences médico-légales) (No. KF202104).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acrylic box In-house N/A 15 cm x 22 cm x 43 cm
Anesthesia Machine RWD Life Science Co. R540 Mice & Rat Animal Anesthesia Machine
Helmet In-house N/A Stainless-steel disk measuring 10 mm in diameter and 3 mm in thickness
Morris water maze RWD Life Science Co. Diameter 150 cm, height 50 cm,platform diameter 35 cm
Open field RWD Life Science Co. 63007 Width100 cm, height 40 cm
Panlab SMART V3.0 RWD Life Science Co. SMART v3.0
Perforated weight In-house N/A Weight of 550 g and diameter of 18 mm
Pillow In-house N/A Wedge-shaped sponge to place beneath the rat's head

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Silverberg, N. D., Duhaime, A. C., Iaccarino, M. A. Mild traumatic brain injury in 2019-2020. JAMA. 323 (2), 177-178 (2020).
  2. Kim, K., Priefer, R. Evaluation of current post-concussion protocols. Biomedicine & Pharmacotherapy. 129, 110406 (2020).
  3. Peeters, W., et al. Epidemiology of traumatic brain injury in Europe. Acta Neurochirurgica (Wien). 157 (10), 1683-1696 (2015).
  4. Kabadi, S. V., Hilton, G. D., Stoica, B. A., Zapple, D. N., Faden, A. I. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5 (9), 1552-1563 (2010).
  5. Smith, D. H., et al. A model of parasagittal controlled cortical impact in the mouse: cognitive and histopathologic effects. Journal of Neurotrauma. 12 (2), 169-178 (1995).
  6. Feeney, D. M., Boyeson, M. G., Linn, R. T., Murray, H. M., Dail, W. G. Responses to cortical injury: I. Methodology and local effects of contusions in the rat. Brain Research. 211 (1), 67-77 (1981).
  7. Cernak, I., et al. The pathobiology of blast injuries and blast-induced neurotrauma as identified using a new experimental model of injury in mice. Neurobiology of Disease. 41 (2), 538-551 (2011).
  8. Shultz, S. R., et al. The potential for animal models to provide insight into mild traumatic brain injury: Translational challenges and strategies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 76 (Pt B), 396-414 (2017).
  9. Chen, J., et al. Therapeutic benefit of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats. Stroke. 32 (4), 1005-1011 (2001).
  10. Flierl, M. A., et al. Mouse closed head injury model induced by a weight-drop device. Nature Protocols. 4 (9), 1328-1337 (2009).
  11. Kane, M. J., et al. A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury. J Neuroscience Methods. 203 (1), 41-49 (2012).
  12. Mychasiuk, R., Farran, A., Esser, M. J. Assessment of an experimental rodent model of pediatric mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 31 (8), 749-757 (2014).
  13. Pham, L., et al. Mild closed-head injury in conscious rats causes transient neurobehavioral and glial disturbances: A novel experimental model of concussion. Journal of Neurotrauma. 36 (14), 2260-2271 (2019).
  14. Jacotte-Simancas, A., Molina, P., Gilpin, N. W. Repeated mild traumatic brain injury and JZL184 produce sex-specific increases in anxiety-like behavior and alcohol consumption in Wistar rats. Journal of Neurotrauma. , (2023).
  15. Levin, H. S., et al. Association of sex and age with mild traumatic brain injury-related symptoms: A TRACK-TBI study. JAMA Network Open. 4 (4), e213046 (2021).

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Modèle animal traumatisme crânien léger à tête fermée MTBI validation rats Sprague-Dawley évaluations neurocomportementales réponse aux blessures mortalité situations réelles stabilité cohérence
Modèle de rat de blessure traumatique légère à tête fermée et sa validation
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Liu, Y., Wang, T., Zhang, C., Cai,More

Liu, Y., Wang, T., Zhang, C., Cai, J. Rat Model of Closed-Head Mild Traumatic Injury and its Validation. J. Vis. Exp. (199), e65849, doi:10.3791/65849 (2023).

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