Implantation de dispositifs optoélectroniques dans la moelle épinière des rongeurs

Toutes les procédures ont été menées conformément aux lignes directrices du Conseil canadien de protection des animaux et supervisées par le Comité de protection des animaux de l’Université de la Colombie-Britannique. Des rats Long-Evans femelles, pesant de 350 à 450 g et âgés de 6 à 8 mois, ont été logés en groupe (21 °C ; cycle de lumière de 12 h à 12 h) et ont eu accès ad libitum à un régime alimentaire standard pour rongeurs avant et après l’opération. Les détails des réactifs et de l’équipement utilisés pour cette étude sont énumérés dans la table des matériaux. 1. Préparation préopératoire Stérilisez tous les outils chirurgicaux à l’aide d’un autoclave. Anesthésier l’animal avec de l’isoflurane (5% pour l’induction et 2% pour l’entretien) délivré dans de l’oxygène à un débit de 1 L/min. Transférez l’animal de la chambre d’induction dans un coussin chauffant et connectez rapidement le cône nasal de l’isoflurane. Vérifiez que l’animal est sous anesthésie chirurgicale en assurant une perte complète du réflexe de pincement des orteils sur les deux pattes. Rasez le dos du rat en commençant par la base des oreilles, comme illustré sur la figure 2A. Appliquez une quantité généreuse de pommade oculaire stérile sur les yeux et injectez de la buprénorphine (diluée à 0,03 mg/kg) et 10 mL de sonneries lactées par voie sous-cutanée (réchauffée à la température du corps). Essuyez la zone rasée avec un gommage chirurgical antiseptique (chlorhexidine) suivi d’alcool isopropylique dans un mouvement circulaire en commençant par le centre de la zone rasée et en élargissant le diamètre du cercle. Répétez le processus savon/alcool deux fois de plus. Fixez l’animal dans un cadre stéréotaxique, en positionnant la tête à l’aide de barres d’oreille lubrifiées pour plus de stabilité (figure 2A).REMARQUE : Tout au long de la procédure, fournissez systématiquement un soutien thermique, vérifiez la profondeur de l’anesthésie par réflexe de pincement des orteils et surveillez les signes vitaux. Placez un champ chirurgical stérile sur l’animal. 2. Exposition de la moelle épinière cervicale À l’aide d’une pince stérile, commencez par palper la base du crâne. Sentez une apophyse épineuse proéminente qui s’étend rostrocaudalement près de la base du crâne ; il s’agit de C214 (figures 1B et figure 2B). Procédez avec la palpation caudale à C2 pour trouver une apophyse épineuse particulièrement nette et pointue, identifiable comme T215 (Figures 1B et Figure 2C). À l’aide d’un scalpel, créez une incision dans la peau, à partir de C2 et en s’étendant vers la caudale sur environ 1,5 cm (Figure 2D).REMARQUE : La taille de l’incision peut varier entre les animaux de différentes tailles. Assurez-vous d’identifier les repères anatomiques à l’avance et procédez en conséquence. Coupez soigneusement la couche adipeuse sous-cutanée avec le scalpel pour exposer la musculature dorsale sous-jacente intacte. Une fois les muscles dorsaux exposés, effectuez une dissection contondante en les écartant de la ligne médiane à l’aide de deux pinces Adson (Figure 2E).REMARQUE : Il est important d’effectuer une dissection contondante (séparer les fibres musculaires) plutôt que de couper les muscles pour minimiser les saignements. Une exposition adéquate de la musculature dorsale devrait révéler un muscle en forme de boule (Figure 2G). Ce muscle couvre complètement C2 et partiellement C3. À l’aide de rongeurs et de pinces stériles, soulevez un lambeau de peau immédiatement caudale jusqu’à la zone incisée. Utilisez des rongeurs pour créer une petite poche sous-cutanée – ce sera l’emplacement du dispositif (Figure 2F).REMARQUE : La poche sous-cutanée doit être plus grande que l’appareil lui-même. Il est recommandé que le(s) chirurgien(s) se repositionne pour faire face à l’animal vers l’avant afin d’améliorer le contrôle et la visibilité lors de l’ouverture de la poche sous-cutanée. Placez un écarteur pour exposer la colonne vertébrale (Figure 2G). À l’aide de rongeurs, retirez tous les muscles ou tissus restants recouvrant les vertèbres et commencez à identifier les segments de la moelle épinière. C4 est immédiatement caudale au muscle en forme de boule, suivie de C5 et C6 (Figure 2G-I). Une fois terminé, rincez la zone chirurgicale avec une solution saline stérile et séchez avec de la gaze stérile.REMARQUE : Le muscle en forme de boule enveloppe entièrement C2 et s’étend partiellement sur C3. Le segment de la moelle épinière directement caudale à celui-ci, avec un contact minimal, est désigné par C4. Effectuer des laminectomies en fonction de l’usage prévu de la sonde.Pour une sonde sous la lame, effectuez une laminectomie latérale en C5 et C6, en créant une ouverture latéralisée dans la lame pour le placement futur de la sonde (Figure 2H, Figure supplémentaire 1A). Pour une sonde sur la lame, effectuez une laminectomie médiale de C5, en veillant à ne pas enlever les aspects latéraux de l’apophyse épineuse, exposant simplement une voie médiale pour le placement de la sonde (Figure 2I, Figure supplémentaire 1B). Après la laminectomie, rincez la région avec une solution saline stérile et séchez avec de la gaze stérile pour éliminer tous les débris osseux.REMARQUE : Lors de la réalisation de la laminectomie, il est essentiel de pousser les rongeurs contre l’os et d’éviter tout mouvement vers le bas pour éviter d’endommager le cordon. 3. Mise en place de l’appareil par péridurale Tenez le dispositif stérile à l’aide d’une pince stérile à pointe en plastique (Figure 3A) et enfoncez-le à l’intérieur de l’ouverture sous-cutanée pratiquée précédemment à l’étape 2.9.REMARQUE : Il est essentiel d’éviter de toucher l’appareil avec des gants/outils non stériles pour maintenir la stérilité de l’appareil. Utilisez des pinces stériles désignées pour placer l’appareil et le positionner sous la peau. Suturez ou collez l’appareil à la couche musculaire voisine pour le maintenir en place (Figure 3B).REMARQUE : Utilisez des sutures non résorbables si vous suturez l’appareil aux muscles. Sinon, l’appareil est sujet au mouvement après l’absorption des sutures dans le corps. Si vous utilisez de la colle, assurez-vous de la stabilité à long terme et de la biocompatibilité de la colle/de l’adhésif. Évitez de fixer l’appareil à la couche graisseuse/adipeuse sous-cutanée pour assurer des points d’ancrage fiables.Planifiez la position du corps de l’appareil avant de procéder à cette étape. Étant donné que l’appareil sera fixé de manière permanente, des problèmes de placement de la sonde (étape 3.4) peuvent survenir si l’appareil est situé trop près ou trop loin du niveau souhaité au niveau souhaité de la moelle épinière. Placez l’écarteur autour de la moelle épinière et ouvrez une fenêtre appropriée pour placer la sonde sur la moelle épinière. Emplacements des sondes :Placement de la sonde sous la lame : Insérez soigneusement la sonde à l’aide d’une pince à pointe en plastique sous les lames (C5 et C6) en la faisant glisser à travers les canaux latéralisés réalisés à l’étape 2.9.1 (Figure 3D). Placement de la sonde sur la moelle épinière :Ajustez la sonde à l’aide d’une pince à pointe en plastique pour aligner et placez la pointe de la sonde sur le dessus de la fenêtre médiane créée en C5 à l’étape 2.9.2 (Figure 3C). Dans un récipient stérile, petit et de préférence en céramique, préparez le ciment en mélangeant une cuillère de poudre de ciment dentaire, 3 gouttes de graisse de haute technologie et une goutte de catalyseur. Mélanger avec des cure-dents stériles jusqu’à l’obtention d’une consistance visqueuse.REMARQUE : Il est fortement recommandé qu’une personne qui n’effectue pas la chirurgie prépare le ciment afin que le chirurgien puisse maintenir la sonde en place et sécher la zone souhaitée immédiatement avant d’appliquer le ciment. Cette étape est urgente. Assurez-vous que le chirurgien positionne la sonde avant de préparer le ciment. Une fois le catalyseur appliqué, le ciment s’épaissira trop pour se lier efficacement à l’os s’il y a un délai. Entraînez-vous avec le ciment avant la chirurgie pour vous assurer d’obtenir la bonne consistance avant de le placer sur la sonde/l’os. Séchez complètement la zone de cimentation prévue sur les vertèbres pour créer un point d’ancrage fiable. Appliquez 1 à 2 gouttes de ciment dentaire à l’extrémité de la sonde, qui doit être placée au-dessus du niveau vertébral prévu, dans ce cas, C4 (Figure 3C,D).REMARQUE : Il est essentiel que les vertèbres soient aussi sèches que possible avant le cimentage. Sinon, le ciment n’adhérera pas et la sonde ne sera pas sécurisée. Faites une pause de 30 secondes et touchez doucement le ciment pour vérifier qu’il est durci. Si le ciment n’est pas complètement durci, attendez 20 secondes supplémentaires et réappliquez du ciment fraîchement fabriqué jusqu’à ce que la sonde soit solidement fixée à l’os.REMARQUE : Le ciment s’est bien collé lorsqu’il devient dur et rigide au toucher.ATTENTION : L’application du ciment alors qu’il est trop liquide peut le faire s’infiltrer dans le tissu de la moelle épinière entre les vertèbres. Si cela se produit, attendez environ 10 secondes pour que le ciment s’épaississe jusqu’à une consistance plus semblable à celle d’une gomme avant d’utiliser doucement une pince pour enlever le ciment qui est entré en contact avec la moelle épinière. 4. Procédures post-chirurgicales Une fois la chirurgie terminée, suturez le site d’incision à l’aide de sutures vicryl 5-0. Retirez délicatement l’animal de l’appareil stéréotaxique et transférez-le dans une chambre de récupération chauffée. Pendant les 3 à 5 premiers jours après la chirurgie, fournissez à l’animal de la nourriture douce et humidifiée, des friandises et de l’eau hydrogelée. Surveillez attentivement l’animal deux fois par jour au cours de la première semaine suivant la chirurgie. Administrez de la buprénorphine et des injections de Ringer lactées réchauffées deux fois par jour pendant les 2 jours suivants, ou plus longtemps si les signes de douleur persistent. Continuez les contrôles quotidiens jusqu’à ce que l’animal ne présente aucun problème de santé clinique. Par la suite, vérifiez l’animal au moins une fois par semaine. (Facultatif) Décrivez le périmètre de l’instrument sur la peau après l’intervention chirurgicale et la fermeture de l’incision pour obtenir une indication visuelle de l’emplacement de l’appareil dans le corps (Figure 4A).REMARQUE : Cette étape est particulièrement utile lorsque l’appareil nécessite un accès externe, tels que des appareils nécessitant d’être alimentés sans fil via un émetteur externe où le couplage d’antenne est essentiel, ou des pompes d’administration de médicament qui doivent être remplies par la peau 16,17,18.