Introduction

A l’heure actuelle, la recherche translationnelle dans le traitement de l'IC est principalement limitée par l'absence d'un modèle animal pertinent. Les modèles existants d'ischémie focale transitoire présentent de nombreuses limitations qui réduisent la translation des données scientifiques à l’homme. À ce jour, le fil d'occlusion intraluminale de l'ACM est le modèle le plus utilisé de l'ischémie cérébrale focale chez le rat (modèle au monofilament). Le monofilament en nylon est inséré au niveau de l'ACE et compacté à la terminaison de l'ACI. Le monofilament obstrue donc l'artère cérébrale moyenne antérieure (ACA), l'ACM et l’artère communicante postérieure engendrant dans la majorité des cas un IC massif (AVC malin).^132-134 De multiples problèmes techniques se posent avec des occlusions partielles et/ou une reperfusion spontanée qui se produit dans 25% des cas, ou d'une hémorragie sous-arachnoïdienne par perforation artérielle, rapportée dans 30% des cas. De plus, la chirurgie cervicale délabrante exige une ligature permanente de multiples branches de l’ACE avec un biais dans le pronostic neurologique et des tests de comportement.^135,136

Les technologies endovasculaires émergentes offrent de nouvelles possibilités d'intervention cérébrale, et la thrombectomie est maintenant le traitement de référence de l’IC.^62,68 Cependant, environ 50% des patients recanalisés présentent une évolution défavorable; les lésions de reperfusion et le phénomène de non-reperfusion microcirculatoire pourraient limiter le bénéfice de la recanalisation, comme précedemment expliqué. Un nouveau modèle d'ischémie focale transitoire chez le rat a été récemment mis au point en utilisant une technique mini-invasive par oclusion sélective de l’ACM avec un microguide navigué par l’artère ventrale de la queue.¹³⁷

L’objectif de notre étude par IRM 7T était de caractériser le développement aigu de l'IC et la reperfusion, et de suivre l'évolution des lésions ischémiques pendant les 24 premières heures.

FH 2 Méthodes

2.1 Modèle animal

Les procédures ont été approuvées par le Comité Régional d’Éthique pour l’Expérimentation Animale Rhône-Alpes du CNRS. Seize rats Sprague-Dawley (Janvier, Le Genest Saint Isle, France; moyenne, 403 g; gamme, 320-470 g) adultes consécutifs ont été anesthésiés avec 3% d'isoflurane en air ambiant. Pour limiter les douleurs, 0,05 mg/kg de buprénorphine sous-cutanée était administré immédiatement après l’induction. La température corporelle était maintenue en permanence à 37±1

°C par un coussin chauffant. La procédure a été effectuée comme décrit précédemment.¹³⁷ En bref, l’artère ventrale de la queue du rat était exposée en incisant le fascia puis l’artère était ponctionnée. Un microguide Hybride 0,007-inch (Balt Extrusion, Montmorency, France) était monté par l’aorte thoracique descendante.

Les étapes suivantes ont été effectuées sous angiographie numérisée (Allura Xper XD20, Philips Medical Systems, 80 mAs, 120 kVp). Un microcathéter Marathon (Covidien, Irvine, CA, USA) de 0,020-inch de diamètre était placé au niveau de l'artère carotide commune. Ensuite, le microguide était navigué au niveau de la portion distale de la bifurcation de l’ACM afin d’obturer la portion proximale de l’ACM. L'ischémie était maintenue pendant 90 minutes chez tous les animaux. La reperfusion a été obtenue en retirant le microguide. Par la suite, le microcathéter est retiré de l'animal, l'artère caudale étant ligaturée et l'incision cutanée refermée. Les animaux ont été replacés dans leurs cages avec de la nourriture et de l'eau ad libitum.

À 3 et 24 heures après une recanalisation, les animaux ont été à nouveau anesthésiés pour la réalisation d’une étude IRM supplémentaire (Figure 15).

2.2 Protocole IRM

Quatre paramètres ont été inclus dans le protocole d'imagerie (acquisition de 30 min):

T2 spin-écho, angiographie sans injection par temps de vol (TOF), imagerie de diffusion (DWI), perfusion mono-coupe sans injection par marquage de spin (ASL), et T2 écho de gradient (T2*). Quatre séries séquentielles d'IRM ont été acquises:

pendant l'ischémie, immédiatement après la reperfusion, à 3 et 24 heures après la reperfusion. La séquence de diffusion n’était pas acquise à 24 heures.

G?

Figure 15. Protocole IRM. A, Protocole expérimental avec acquisition IRM mutimodale durant l’ischémie, à la reperfusion, à 3 et 24 heures de la reperfusion. B, Angiographie soustraite de face et de profil après injection sélective de l’ACI (fléche blanche: ACM, flèche noire: artère basilaire). C, Occlusion sélective par voie artérielle de l’ACM avec le microguide (flèche blanche: microcathéter, flèche noire:

microguide).

2.2.1 Acquisition IRM

L’acquisition était réalisée sur une IRM Bruker Biospec 7T/12 cm. Les rats étaient placés dans un cadre stéréotaxique équipé d’un matelas chauffant afin de maintenir la température corporelle à 37±1 °C. La fréquence respiratoire était monitorée pour évaluer la profondeur de l’anesthésie gazeuse.

2.2.2 Analyse IRM

Les images ont été évaluées de manière indépendante par deux opérateurs (B.G. et J.B.L.) en utilisant le logiciel MIPAV. L’occlusion de l’ACM était analysée sur les images natives et reconstruction 3D de la séquence TOF de la façon suivante:

occlusion complète, partielle et absence d’occlusion. Le volume de la nécrose ischémique, d’hypoperfusion et de l’IC final était évalué sur les cartographies d’ADC, de débit sanguin cérébral et les images T2 avec le logiciel MIPAV.

3 Résultats

G@

Les résultats de ce travail ont fait l’objet d’une publication dans European Radiology (IF=3.64): Spatiotemporal characterization of brain infarction by sequential multimodal MR imaging following transient focal ischemia in a rat model of intra-arterial middle cerebral artery occlusion. Eur Radiol.2016 Mar 17. [Epub ahead of print]

GA

GB

GC

GD

GE

GF

GG

GH

H?

H@

HA 4 Discussion

Ce travail représente la première validation indépendante du modèle endovasculaire d’ischémie-reperfusion cérébrale focale transitoire chez le rat adulte initialement décrit par l’équipe du Karolinska Institute (Stockholm, Suède).¹³⁷ Nous avons observé une occlusion artérielle sélective complète de l’ACM dans la majorité des cas (75%) et une recanalisation au retrait du microguide chez l’ensemble des 16 animaux inclus consécutivement. L’artére cérébrale antérieure était perméable dans tous les cas, ce qui permet le fonctionnement des anastomoses piales et donc l’hypoperfusion périphérique à la nécrose centrale (mismatch diffusion/perfusion).

Ce modèle est réellement mini-invasif puisqu’une simple ponction artérielle effectuée au niveau de l’artère ventrale de la queue de l’animal éatit nécessaire pour réaliser l’occlusion de l’ACM. Bien que l’artère soit ligaturée en fin de procédure, aucune souffrance tissulaire n’a été observée au niveau de la queue des animaux grâce aux anastomoses avec l’artère dorsale. La mortalité à 24 heures étaient nulle permettant un suivi de l’ensemble des animaux, à la différence du modèle au monofilament ou certains auteurs rapportent un taux de mortalité élevé (21% à 48 heures).¹³⁸ De plus, le modèle au monofilament nécessite une chirurgie cervicale délabrante avec ligature de plusieurs branches de l’ACE, responsable d’une mauvaise reprise alimentaire et perte de 10% du poids à 3-4 jours plus tard.^135,136 Cela peut impacter fortement les tests comportementaux avec d’importants biais sur les résultats d’études expérimentales. Ce modèle est plus physiologique sans ligature de l’ACI ou de la carotide primitive comme certains auteurs le rapportent dans le modèle au monofilament et limite grandement la phase de reperfusion. Il s’agit d’une occlusion sélective isolée de l’ACM sans occlusion des branches de l’ACE, de l’ACA, ou de l’artère communicante postérieure ipsilatérale. La compatibilité IRM du microguide permet un monitoring dès les premières minutes de reperfusion. Ce modèle présente plusieurs avantages: 1) simplicité de la procédure; 2) mini-invasivité de la technique sans chirurgie invasive ou craniectomie; 3) contrôle efficace de l’occlusion artérielle et de la recanalisation; 4) similarité des techniques endovasculaires de revascularisation de l’IC chez l’homme; 5) possibilité d’injection médicamenteuse directement au niveau de la circulation cérébrale. La limite principale de ce modèle est l’absence d’occlusion de l’ACM par un thrombus frais. On pourrait cependant envisager l’occlusion de l’ACM par un thrombus par injection in-situ de thrombine via le microcathéter.¹³⁹ Cette technique reste néanmoins difficile et aléatoire avec le

HB risque de migration du thrombus au niveau de l’ACM distale et reperfusion spontanée.En effet, Durand et al. ont rapporté une recanalisation artérielle dans les 3 premières heures dans environ 80% des cas dans le modèle thrombo-embolique murin.¹⁴⁰

Dans notre étude, une hypoperfusion était observée chez tous les animaux et 12 d’entre eux présentaient une hypoperfusion supérieure à 60% (comparativement au côté controlatéral) durant la phase ischémique. La recanalisation artérielle s’associe à une reperfusion parenchymateuse dans 36% des cas. Nous avons individualisé deux patterns de reperfusion immédiatement après recanalisation: 5 animaux ont présenté une reperfusion alors que les 8 autres animaux n’ont pas présenté de reperfusion.

Trois heures après recanalisation, cette hypoperfusion persistait chez la majorité des animaux. À 24 heures, une phase hyperhémique était présente (+10±77% par rapport au côté controlatéral). Nous n’avons pas individualisé de facteur prédictif dans notre étude. L’absence de reperfusion après recanalisation pourrait s’expliquer par l’obstruction thrombotique distale suite à la formation de thrombi au contact du microguide et/ou de l’endothélium lésé. En effet, nous n’avons pas administré d’héparine durant les 90 minutes d’occlusion de l’ACM. L’analyse d’un groupe d’animaux traités par héparine pourrait répondre à cette hypothèse. Dans l’étude de Schmid-Elsaesser et al., il n’était pas retrouvé de différence entre les 2 groupes en terme de formation thrombotique ou de débit sanguin cérébral.¹³³ L’héparine n’augmente pas l’incidence d’hémorragie sous-arachnoïdienne mais est associé à un taux de resaignement plus important au retrait du filament. Le rt-PA, habituellement administré par voie IV avant thrombectomie, pourrait également influencer l’obstruction microvasculaire distale. Une étude récente du Professeur Mikael Mazighi a rapporté que la thrombolyse réduisait l’aggrégation plaquettaire et améliorait le pronostic dans le modèle au monofilament chez le rat.¹⁴¹ Ces résultats pourraient être confirmés par perfusion IRM dans notre modèle endovasculaire.

HC

Projet 2. Cyclosporine A at Reperfusion Fails to Protect against Infarction in Rats with Intra-Arterial Transient Ischemic Stroke.

1 Introduction

La reperfusion par voie intra-artérielle est devenue le traitement de référence de l'accident ischémique cérébral en phase aiguë. Cependant, la reperfusion elle-même est à l’origine de lésions spécifiques dites de reperfusion. Plusieurs résultats expérimentaux après ischémie myocardique et cérébrale ont montré que l’injection de Cyclosporine A avant (pré-conditionnement) ou après l’ischémie (post-conditionnement) permettrait de limiter l’importance des lésions de reperfusion en bloquant l’ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondrial.^142-144 L’approche intra-artérielle ouvre une nouvelle voie pour l'administration d'agents neuroprotecteurs. Un modèle d'infarctus cérébral transitoire focal chez le rat par cathétérisme intra-artériel permet une occlusion sélective de l'artère cérébrale moyenne, ainsi que l’administration sélective d'agents thérapeutiques directement dans la circulation artérielle.^137,145

Dans cette étude, nous avons cherché à évaluer l'effet neuroprotecteur de la Cyclosporine A sur la taille de l'infarctus et des déficits comportementaux à 24 heures de la reperfusion en utilisant ce modèle pré-clinique. Le post-conditionnement a été effectué par injection intraveineuse ou intra-artérielle de Cyclosporine A (10 mg/kg) lors de la reperfusion.