Induction d’une ischémie cérébrale : Présentation du modèle de la « middle cerebral artery occlusion reperfusion » la MCAo-r

Dans le cadre des travaux de cette thèse, nous avons utilisé cette méthode au niveau proximal (Longa et al., 1989; Uluç et al., 2011). Elle permet d'induire une ischémie unilatérale au niveau du cortex somatosensoriel et du striatum dorsolatéral (noyaux caudé et putamen par l’occlusion de l’ACM, en introduisant un monofilament dans l'artère carotide commune (ACC) (Corbett & Nurse, 1998). Avec ce modèle, l’expérimentateur peut choisir de provoquer une ischémie permanente ou transitoire. Plus la durée de l’ischémie augmente et plus les dommages cérébraux peuvent s’étendre et atteindre le cortex frontal, pariétal, temporal et occipital mais aussi les structures sous-corticales tels que l’hypothalamus, le thalamus et la substance noire (Carmichael, 2005; Kleim et al., 2007). Même si le cortex moteur n’est pas affecté, le striatum dorsolatéral est impliqué dans le traitement et l’intégration des informations sensorimotrices (Whishaw et al., 1986; Pisa, 1988).

La MCAo-r reste la méthode la plus fréquemment utilisée dans les études sur l’AVC car elle présente les avantages suivants :

- Les effets de l’ischémie sur les tissus cérébraux ainsi que ceux de la reperfusion sanguine (après retrait du monofilament) induisent une physiopathologie représentative de ce qui est retrouvé chez l'Homme.

- Cette chirurgie est considérée comme peu invasive car elle ne requière pas de craniotomie et permet d’obtenir une lésion reproductible à condition de contrôler minutieusement les paramètres influençant la sévérité de la lésion (i.e. durée de l’ischémie, anesthésique, température corporelle, poids, âge, genre de l'animal, choix du monofilament) (Durukan & Tatlisumak, 2007).

- Cette méthode permet de tester les stratégies de neuroprotection puisque la lésion qui en découle est assez large avec une penumbra ischémique.

Elle présente aussi des inconvénients car la MCAo-r peut engendrer 1) une rupture de vaisseaux sanguins accompagnés d’hémorragies sous-arachnoïdiennes, 2) une hyperthermie (ischémie de 2 heures et au-delà) pouvant provoquer la mort de l’animal dans les 24 h post- ischémique, 3) un taux de mortalité assez élevé, 4) une occlusion inadéquate si les paramètres expérimentaux ne sont pas bien contrôlés. De plus, cette méthode n’induit pas de paralysie totale, mais seulement une parésie, puisqu’elle n’affecte pas directement le cortex moteur.

Paramètres de la procédure chirurgicale

L’occlusion cérébrale est induite au niveau de l’hémisphère droit pour tous les animaux à partir de la MCAo-r (Uluç et al., 2011). Pour cette technique, l’occlusion de l’ACM est réalisée à l’aide d’un monofilament (Doccol Corp®, Redlands, USA) dont la pointe est recouverte de silicone (longueur totale : 3 cm ; longueur et diamètre de la pointe en silicone : 5 mm et 0,39 mm respectivement) (Figure 1.14). Pour réduire au maximum la variabilité de la taille de la lésion et optimiser sa reproductibilité d’un animal à un autre, la souche de rat, le poids, l’âge, le sexe, la température corporelle et la durée de l’ischémie sont des paramètres scrupuleusement surveillés (Wang-Fischer, 2009). Les chirurgies sont réalisées sur des animaux pesant entre 250 et 270 g. Si le poids dépasse les limites fixées, l’animal est exclu de l’étude.

Figure 1.14 : Monofilament utilisé (Doccol Corp®, Redlands, USA). La pointe en silicone (en blanc) est plus épaisse que le reste (en noir) du monofilament afin de bloquer la circulation sanguine seulement à ce niveau.

Étapes de la chirurgie

1) Avant de commencer l’opération chirurgicale, les animaux sont rasés au niveau du cou puis la peau est désinfectée avec un antiseptique (Alcool et Bétadine® dermique 10 %, Meda Pharma, Paris, France). Les rats sont alors anesthésiés par voie gazeuse avec de l’isoflurane (Anestéo® induction 4 % et maintien entre 2 et 2,5 %). Ces derniers sont alors déposés dans la boite à induction pendant ≈ 5 min. Durant la phase de maintien, l’anesthésique est diffusé à travers un masque alors que les animaux sont placés en décubitus dorsal sur un tapis chauffant permettant de maintenir leur température corporelle à 37 °C, contrôlée par un moniteur (Harvard Homeothermique Blanket Control Unit, K01345CE). Une dose de 0,2 ml de 0,5 % de bupivacaïne est administrée en sous-cutanée au niveau de la zone à inciser.

2) Une incision de 4 cm est réalisée dans l’alignement de la trachée. Les artères carotides commune (ACC), externe (ACE), et interne (ACI) du côté droit sont exposées en dégageant les tissus environnants tout en évitant d’endommager le nerf vague ainsi que ses collatérales (Figure 1.15).

3) Par la suite, les artères occipitale (AO) et thyroïde supérieure (ATS) sont sectionnées à l’aide d’un cautérisateur électrique (Bovi Medical Cooporation Cleawater, FL 33760, Etats-Unis) afin d’éviter tout saignement au cours des étapes suivantes de la chirurgie. L’ACC, l’ACE et l’ACI sont clampées pour isoler la zone où va être inséré le monofilament. Cette zone contient la bifurcation entre ACE et ACI.

4) Une hémisection de l’ACE au niveau rostral de l’AO est effectuée à l’aide de micro-ciseaux (Figure 1.15.A).

5) Un monofilament est alors introduit dans l’ACE jusqu’au clamp de l’ACC puis dirigé dans l’ACI (en faisant un demi-tour) jusqu'à la bifurcation avec l’ACM (Figure

la partie visible du monofilament dépasse de 1 cm (mesurée à l’aide d’une règle). Si la longueur visible du monofilament est supérieure ou inférieure à 1 cm, le monofilament est retiré puis réinséré jusqu’à atteindre 1 cm de longueur visible. Les débits sanguins sont alors bloqués au niveau de l’ACM. Le monofilament est ensuite fermement fixé par un fil de suture au niveau de son insertion dans l’ACE. La durée de l’ischémie est fixée à 120 min car il a été montré qu’une ischémie comprise entre 90 et 120 min assurait une reproductibilité optimale du volume lésionnel et des déficits fonctionnels importants (Durukan & Tatlisumak, 2007).

6) Une fois les 120 min écoulées, le monofilament est enfin retiré délicatement tout en s’assurant qu’il n’y ait pas d’hémorragie.

7) L’ACE est ensuite cautérisée pour éviter tout risque d’hémorragie et la peau est suturée avant de remettre les animaux dans leur cage individuelle.

N.B : Il est à noter que les animaux SHAM subissent exactement le même protocole sauf que les étapes 4 et 5 ne sont pas réalisées.

Figure 1.15 : Étapes majeures de la méthode MCAo-r. A) L’ACC, l’ACE et l’ACI du côté droit sont clampées.

L’AO et l’ATS sont cautérisées. Une hémisection est ensuite réalisée au niveau de l’ACE. B) Le monofilament est inséré dans l’ACE puis dirigé vers l’ACI. Il est ensuite poussé jusqu’à ce que sa pointe en silicone bloque le flux sanguin vers l’ACM. Il est ensuite retiré après 120 min d’occlusion (Adaptée de (Uluç et al., 2011).