Nous avons simulé une chirurgie clinique pour établir un protocole d’anastomose directe des nerfs bilatéraux du plexus brachial par voie préspinale chez la souris, contribuant ainsi à l’étude des mécanismes neuronaux sous-jacents à la rééducation lors du transfert nerveux croisé après des lésions du système nerveux central et périphérique.
La chirurgie de transfert de nerfs croisés a été une approche puissante pour réparer les membres supérieurs blessés chez les patients atteints de lésions d’avulsion du plexus brachial. Récemment, cette chirurgie a été appliquée de manière créative dans le traitement clinique des lésions cérébrales et a permis une rééducation substantielle du bras paralysé. Cette récupération fonctionnelle après la chirurgie suggère que l’intervention sensorimotrice périphérique induit une neuroplasticité profonde pour compenser la perte de fonction après une lésion cérébrale ; Cependant, le mécanisme neuronal sous-jacent est mal compris. Par conséquent, un modèle animal clinique émergent est nécessaire. Ici, nous avons simulé une chirurgie clinique pour établir un protocole d’anastomose directe des nerfs bilatéraux du plexus brachial via la voie préspinale chez la souris. Des expériences neuroanatomiques, électrophysiologiques et comportementales ont permis d’identifier que les nerfs transférés de ces souris réinnervaient avec succès le membre antérieur altéré et contribuaient à accélérer la récupération motrice après une lésion cérébrale. Par conséquent, le modèle murin a révélé les mécanismes neuronaux sous-jacents à la rééducation lors du transfert nerveux croisé après des lésions du système nerveux central et périphérique.
Le plexus brachial (PA) se compose de cinq nerfs avec différents segments de la colonne vertébrale (C5-T1) responsables de la sensation et du mouvement dans le bras, la main et les doigts. Après la sortie de ces cinq nerfs BP de la moelle épinière, ils fusionnent pour former trois troncs nerveux : le supérieur (formé par la fusion de C5 et C6), le médial (à partir de C7) et l’inférieur (branches de C8 et T1). Les blessures graves, en particulier dues à des accidents de la route, entraînent souvent une avulsion des racines nerveuses de la tension artérielle, et un tel dysfonctionnement a un effet dévastateur sur les patients1. En tant qu’approche clinique puissante, la chirurgie de transfert de nerfs croisés a été réalisée pour réparer les lésions d’avulsion de la TA en reconnectant les extrémités nerveuses lésées au côté sain de la TA 2,3. Cette chirurgie se traduit par des améliorations fonctionnelles des mains blessées et une réorganisation directe du cortex sensorimoteur dans les deux hémisphères chez les patients4. Des études animales ont révélé qu’une réorganisation drastique des circuits corticaux était induite après le transfert de nerfscroisés 5. Étant donné que la modification sensorimotrice périphérique peut réactiver la plasticité dormante du cerveau mature, la chirurgie de transfert nerveux croisé présente également un grand potentiel dans la réparation des lésions cérébrales6.
Récemment, nous avons confirmé la possibilité de l’utilisation créative du transfert de nerfs croisés comme nouvelle stratégie de changement des nerfs périphériques pour les problèmes du système nerveux central. Un type de chirurgie de transfert de nerfs croisés, le transfert du septième nerf cervical controlatéral (CC7), a été appliqué pour obtenir une récupération fonctionnelle significative du bras paralysé en transférant le nerf C7 du côté non paralysé au côté paralysé chez le patient après une lésion cérébrale7. Une caractéristique unique de cette opération chirurgicale est que les signaux sensoriels et moteurs du membre supérieur paralysé communiquent à l’hémisphère contralésionnel par le nerf déplacé « croisement gauche-droite ». Notamment, la récupération fonctionnelle provoquée par la chirurgie CC7 ne se limite pas à la fonction innervée par le nerf C7 lui-même8. De plus, la chirurgie CC7 peut être utilisée non seulement pour traiter les enfants atteints de paralysie cérébrale, mais aussi pour réaliser la rééducation chez les patients d’âge moyen et âgés victimes d’un AVC. Par conséquent, il y a suffisamment de raisons de croire que le transfert nerveux croisé peut stimuler la neuroplasticité pour accélérer la récupération motrice des lésions cérébrales en modulant le système sensorimoteur périphérique.
Bien que la chirurgie de transfert de nerfs croisés ait permis une rééducation substantielle dans le traitement clinique des lésions du plexus brachial (BPI) et des lésions cérébrales, les mécanismes neuronaux sous-jacents à cette chirurgie restent mal compris. L’absence d’un modèle animal approprié présentant des caractéristiques cliniques a restreint l’étude des mécanismes internes. Traditionnellement, en clinique, la racine nerveuse C7 controlatérale à la lésion est transférée du côté blessé par une greffe nerveuse (par exemple, nerf cubital, nerf sural ou nerf saphène) et reliée au plexus brachial affecté (par exemple, nerf médian, racine C7 ou tronc inférieur)2,3,9. Une modification relativement nouvelle de cette chirurgie implique que la racine C7 non affectée soit directement transférée au nerf C7 affecté par voie préspinale sans aucun espace, ce qui suggère une solution optimale7. À l’heure actuelle, les souris présentent un avantage en termes de spécificité des types cellulaires et de diversité des souches génétiques et sont plus aptes à étudier les mécanismes neurophysiologiques. Ainsi, la chirurgie clinique a été simulée pour établir un protocole d’anastomose directe des racines nerveuses C7 bilatérales par voie préspinale chez la souris et contribuer à l’étude des mécanismes neuronaux sous-jacents à la rééducation lors du transfert nerveux croisé.
En clinique, la chirurgie de transfert de nerfs croisés a été utilisée pour traiter les patients présentant une lésion d’avulsion du plexus brachial et après des lésions cérébrales, telles qu’un accident vasculaire cérébral et un traumatisme crânien 7,9,12. Notamment, les lésions cérébrales sont une affection neurologique grave qui peut entraîner plusieurs complications, notamment l’épilepsie, la hernie cérébrale et l’infection13. Tous les patients atteints d’une lésion cérébrale unilatérale ne sont pas aptes à subir une chirurgie CC7. En général, la chirurgie CC7 a été réalisée chez les patients atteints d’hémiplégie centrale au stade chronique (6 mois après la lésion) afin d’éviter autant que possible l’influence de l’œdème cérébral. Les patients présentant des troubles cognitifs et une tétraplégie après des lésions cérébrales sont exclus du traitement de la chirurgie CC7.
La plupart des études ont rapporté l’utilisation d’une approche sous-cutanée et d’une anastomose de greffe de nerf sural ou ulnaire pour transférer la racine nerveuse C7 controlatérale14,15. Cependant, la régénération nerveuse par de telles méthodes nécessite six mois, ce qui peut entraver le processus de récupération motrice et même potentiellement influencer la plasticité cérébrale14. Dans des études antérieures, le transfert controlatéral de C7 a été effectué chez le rat, et le nerf C7 bilatéral a été utilisé via 4 brins du nerf sural autogreffé interpositionnel. Cependant, aucun transfert du nerf C7 par voie prévertébrale n’a été signalé chez la souris. Nous avons effectué une chirurgie CC7 de la voie préspinale modifiée chez la souris et vérifié la vitesse de récupération fonctionnelle après transfert du nerf C7. Dans cette étude, le transfert du nerf C7 controlatéral par voie prévertébrale a amélioré la fonction des membres paralysés un mois après la chirurgie, reflétant un temps de récupération plus court du modèle animal de greffe de nerf. Par conséquent, ce modèle pourrait simuler avec précision des situations cliniques et jeter les bases d’autres expériences.
Comment disséquer la racine nerveuse et réduire le risque sont des questions essentielles pour le transfert de C7. Contrairement à l’homme, le plexus brachial de la souris est situé dans la poitrine sous la clavicule 5,16. Par conséquent, la stratégie d’accès a dû être modifiée pour permettre l’observation de la racine du nerf C7 et de la colonne vertébrale17. La sternotomie est une approche opératoire sûre et efficace et est couramment appliquée dans les expériences sur la souris en chirurgie cardiothoracique18,19. La lame ventrale C6 est également un obstacle au transfert des nerfs. Ainsi, une chirurgie de sternotomie a été réalisée pour disséquer la racine nerveuse C7 et sectionner la lamina ventrali C6 afin de raccourcir la distance de transfert.
Bien que la voie préspinale puisse augmenter considérablement le taux de réussite de l’anastomose directe de la chirurgie de transfert nerveux, toutes les souris ne peuvent pas être anastomosées directement. Cela est principalement dû aux différences anatomiques de ces souris. Le tronc moyen (nerf C7) fusionne avec le tronc supérieur ou inférieur à un endroit très proche du foramen intervertébral. Ainsi, la longueur des nerfs C7 disponibles pour la récolte est insuffisante. À l’heure actuelle, la seule approche est la transplantation nerveuse ou le remplacement de souris. Ce modèle est généralement utilisé chez les souris âgées de 8 semaines (20 à 25 g), car les souris sont matures et les nerfs C7 sont de taille suffisante pour être manipulés. Bien que ce protocole chirurgical soit également applicable aux jeunes souris, la difficulté de l’opération augmentera considérablement chez les souris plus jeunes.
La fonction motrice des membres antérieurs des souris du groupe TBI + CC7 a été significativement augmentée à un mois et deux mois, ce qui suggère que le nerf C7 transféré a contribué à la récupération du membre antérieur altéré. La remyélinisation est essentielle à la récupération neuronale fonctionnelle. Une étude antérieure a montré que les gaines de myéline des nerfs lésés se régénéraient après un mois, ce qui est cohérent avec ces résultats20. Ici, le nerf transféré a progressivement mûri, ce qui était cohérent avec le test comportemental. L’électromyographie a été utilisée pour tester davantage le taux de récupération fonctionnelle après le transfert de nerfs. Les résultats ont démontré que le nerf transféré innervait le muscle affecté 4 semaines après l’opération. Notamment, cette étude est la première à déterminer le moment de la réinnervation avec une anastomose directe après une chirurgie de transfert nerveux croisé.
En résumé, nous avons simulé une chirurgie clinique pour établir un protocole d’anastomose directe des nerfs bilatéraux du plexus brachial par voie préspinale chez la souris et confirmé la fonction du nerf déplacé. Le modèle murin a contribué à l’élucidation des mécanismes neuronaux sous-jacents à la rééducation lors du transfert nerveux croisé après des lésions du système nerveux central et périphérique.
The authors have nothing to disclose.
Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (82071406, 81902296 et 81873766).
1 mL syringe | KDL | K-20200808 | |
12-0 nylon sutures | Chenghe | 20082 | |
5-0 silk braided | MERSILK,ETHICON | QK312 | |
75% ethanol | GENERAL-REAGENT | P1762077 | |
Acupuncture needle | Chengzhen | 190420 | Use for making retractors |
Automatic clipper | Codos | CHC-332 | |
C57BL/6N mice | SLAC laboratory (Shanghai) | C57BL/6Slac | |
Electrocautery | Gutta Cutter | SD-GG01 | |
Erythromycin ointment | Baiyunshan | H1007 | |
Iodophor disinfection solution | Lionser | 20190220 | |
Medical tape | Transpore,3M | 1527C-0 | |
Micro needle holder | Chenghe | X006-202003 | |
Micro-forceps | Chenghe | B001-201908 | |
Micro-scissors | 66VT | 1911-2S276 | |
Operating microscope | OLYMPUS | SZX7 | |
Ophthalmic scissor | Chenghe | X041D1251 | |
Pentobarbital sodium | Sigma | 20170608 | |
Plastic infusion tube | KDL | C-20191225 | |
Sterile normal saline | KL | L121021109 | |
Vascular forceps | Jinzhong | J31020 | |
Warming pad | RWD | 69027 |