Induire l’épilepsie post-traumatique dans un modèle de souris de lésions cérébrales traumatiques diffuses répétitives

Chaque année, l’ITC touche environ 60 millions de personnes dans le monde. Les personnes touchées sont plus à risque de développer une épilepsie, qui peut se manifester des années après la blessure initiale. Bien que les TBI graves soient associés à un risque plus élevé d’épilepsie, même l’ITC léger augmente le risque d’épilepsie d’une personne^1,2,3^,4. Tous les TBI peuvent être classés comme focaux, diffus ou une combinaison des deux. Les lésions cérébrales diffuses, présentes dans de nombreux, sinon tous les TCI, sont le résultat de tissus cérébraux de différentes densités de cisaillement les uns contre les autres en raison de l’accélération-décélération et des forces de rotation. Par définition, les dommages diffus se produit seulement dans l’isolement dans les dommages non-pénétrants doux/châtessifs de cerveau, dans lesquels aucune lésion de cerveau n’est visible sur des balayages de tomographie^{calculées 5.}

Il y a actuellement deux problèmes critiques dans la prise en charge des patients qui ont, ou sont à risque de développer, l’épilepsie post-traumatique (PTE). La première est qu’une fois que le PTE s’est manifesté, les convulsions sont résistantes aux médicaments antiépileptiques disponibles (DEA)⁶. Deuxièmement, les DEA sont également inefficaces pour prévenir l’épileptogénèse, et il n’existe pas d’approches thérapeutiques alternatives efficaces. Afin de combler ce déficit et de trouver de meilleures cibles thérapeutiques et des candidats pour le traitement, il sera nécessaire d’explorer de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à la racine de PTE⁶.

Une des caractéristiques principales de l’épilepsie post-traumatique est la période latente entre l’événement traumatique initial et le début des saisies spontanées, non provoquées, récurrentes. Les événements qui se produisent dans cette fenêtre temporelle sont un foyer naturel pour des chercheurs, parce que cette fenêtre de temps pourrait permettre le traitement et la prévention de PTE tout à fait. Les modèles animaux sont le plus couramment utilisés pour cette recherche parce qu’ils offrent plusieurs avantages distincts, dont le moindre n’est pas que la surveillance continue des patients humains serait à la fois peu pratique et coûteux sur de telles périodes potentiellement longues. En outre, les mécanismes cellulaires et moléculaires à la racine de l’épileptogenèse ne peuvent être explorés que dans les modèles animaux.

Les modèles animaux avec des crises post-traumatiques spontanées et l’épilepsie sont préférés aux modèles où les saisies sont induites après TBI par des moyens moins physiologiquement pertinents, tels que par des chimioconvulsants ou la stimulation électrique aigu, chronique, ou par l’allumeur. Les modèles post-traumatiques spontanés de saisie testent comment TBI modifie le réseau sain de cerveau menant à l’épileptogenèse. Les études utilisant la stimulation additionnelle après TBI évaluent comment l’exposition au TBI réduit le seuil de saisie et affecte la susceptibilité aux saisies. Les avantages des modèles animaux avec des saisies induites chimiquement ou avec la stimulation électrique sont en testant les mécanismes spécifiques de réfractaire aux DEA et l’efficacité des DEA existants et nouveaux. Pourtant, le degré de pertinence et de traduction de ces données à l’homme peut être ambigu⁷ en raison de ce qui suit: 1) les mécanismes de saisie peuvent être différents de ceux induits par TBI seul; 2) tous ces modèles ne conduisent pas à des crises spontanées⁷; 3) les lésions créées par l’agent convulsif lui-même, avec la canule requise pour sa livraison, ou en stimulant le placement d’électrodes dans les structures de profondeur (par exemple, l’hippocampe ou l’amygdale) peuvent déjà causer une susceptibilité accrue de saisie et même des potentiels épileptiformes hippocampiformes de champ^7. En outre, certains agents convulsivants (c.-à-d., acide kainique) produisent des lésions hippocampales directes et la sclérose, qui n’est pas typique après TBI diffus.

Jusqu’à récemment, il n’existait que deux modèles animaux d’épilepsie post-traumatique : l’impact cortical contrôlé (ICC, focal) ou les blessures par percussion selle fluide (FPI, focale et diffuse)⁸. Les deux modèles ont comme conséquence de grandes lésions focales à côté de la perte de tissu, de l’hémorragie, et de la gliose dans les rongeurs^8. Ces modèles imitent l’épilepsie post-traumatique induite par de grandes lésions focales. Une étude récente a démontré que le TBI diffus répété (3x) est suffisant pour le développement des saisies spontanées et de l’épilepsie chez les souris même en l’absence des lésions focales^9,ajoutant un troisième modèle de PTE de rongeur avec des saisies récurrentes spontanées confirmées. Ce nouveau modèle imite les changements cellulaires et moléculaires induits par l’ITC diffuse, représentant mieux la population humaine avec des TBI légers et cisussifs. Dans ce modèle, la période latente de trois semaines ou plus avant l’apparition de la crise et l’émergence de crises tardives, spontanées et récurrentes permet d’étudier les causes profondes de l’épileptogenèse post-traumatique, de tester l’efficacité des approches préventives et de nouveaux candidats thérapeutiques après l’apparition de la crise, et a le potentiel pour le développement de biomarqueurs de l’épileptogénèse post-traumatique parce qu’environ la moitié des animaux développent une épilepsie post-traumatique.

Le choix du modèle animal pour l’étude de l’épilepsie post-traumatique dépend de la question scientifique, du type de lésions cérébrales étudiées et des outils qui seront utilisés pour déterminer les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents. En fin de compte, tout modèle d’épilepsie post-traumatique doit démontrer à la fois l’émergence de crises spontanées après TBI et une période de latence initiale dans un sous-ensemble d’animaux TBI, parce que pas tous les patients qui encourent un TBI continuer à développer l’épilepsie. Pour ce faire, l’électroencéphalographie (EEG) avec acquisition vidéo simultanée est utilisée dans ce protocole. Comprendre les aspects techniques qui sous-tendent le matériel et les approches d’acquisition de données est essentiel pour une interprétation précise des données. Les aspects matériels critiques comprennent le type de système d’enregistrement, le type d’électrodes (plomb visousé ou fil) et le matériel dont ils sont faits, l’acquisition vidéo synchronisée (dans le cadre du système EEG ou tiers), et les propriétés du système informatique. Il est impératif de définir les paramètres d’acquisition appropriés dans n’importe quel type de système en fonction de l’objectif de l’étude, des événements d’intérêt de l’EEG, de la méthode d’analyse plus poussée et de la durabilité du stockage des données. Enfin, la méthode de configuration des électrodes (montage) doit être envisagée, car chacune présente des avantages et des inconvénients et affectera l’interprétation des données.

Ce protocole détaille comment utiliser le modèle modifié de chute de poids de Marmarou^10,11 pour induire des dommages diffus ayant pour résultat des saisies spontanées, non provoquées, récurrentes chez les souris, décrit des approches chirurgicales pour acquérir un EEG continu et multicanal simple et multicanal, et l’EEG continu et synchronisé de vidéo utilisant le montage monopolaire, bipolaire, ou mélangé.