Dans cette étude, nous démontrons un protocole d’électromyographie à fibre unique (SFEMG) affiné pour permettre la mesure in vivo de la transmission de la jonction neuromusculaire (JNM) dans des modèles de rongeurs. Une approche étape par étape de la technique SFEMG est décrite pour permettre la quantification de la variabilité et de l’échec de la transmission de la JNM dans le muscle gastrocnémien du rat.
En tant que dernière connexion entre le système nerveux et le muscle, la transmission à la jonction neuromusculaire (JNM) est cruciale pour une fonction motrice normale. L’électromyographie à fibre unique (SFEMG) est une technique cliniquement pertinente et sensible qui mesure les réponses potentielles d’action des fibres musculaires uniques lors de contractions volontaires ou de stimulations nerveuses afin d’évaluer la transmission de la NMJ. L’évaluation et la quantification de la transmission de la NMJ impliquent deux paramètres : la gigue et le blocage. La gigue fait référence à la variabilité du temps (latence) entre des potentiels d’action consécutifs à une seule fibre (SFAP). Le blocage signifie que la transmission NMJ n’a pas réussi à initier une réponse SFAP. Bien que le SFEMG soit un test bien établi et sensible en milieu clinique, son application dans la recherche préclinique a été relativement peu fréquente. Ce rapport décrit les étapes et les critères utilisés pour effectuer des SFEMG stimulés afin de quantifier la gigue et le blocage dans des modèles de rongeurs. Cette technique peut être utilisée dans des études précliniques et cliniques pour mieux comprendre la fonction de la JNM dans le contexte de la santé, du vieillissement et de la maladie.
L’électromyographie à fibre unique (SFEMG) a été initialement développée par Stålberg et Ekstedt dans les années 1960 pour identifier et analyser les potentiels d’action des fibres musculaires individuelles, principalement pour étudier la fatigue musculaire1. La SFEMG est la technique clinique la plus sensible pour l’évaluation de la transmission de la jonction neuromusculaire (JNM)2. Le SFEMG est effectué en enregistrant sélectivement les potentiels d’action d’une seule fibre (SFAP)3. La transmission de la NMJ peut être compromise en raison de facteurs tels que le vieillissement 4,5 et divers troubles neuromusculaires tels que la myasthénie grave et la sclérose latérale amyotrophique6. De plus, des conditions telles que l’ischémie, les fluctuations de température et l’utilisation d’agents bloquants neuromusculaires peuvent entraîner des déficiences dans la transmission de la JNM, qui se manifestent par une variabilité accrue de la transmission de la JNM et des occurrences d’échec de la JNM2.
Il existe deux approches pour l’enregistrement de la SFEMG : la SFEMG stimulée et la SFEMG volontaire. Le SFEMG volontaire consiste à enregistrer les SFAP de deux NMJ alimentés par le même axone moteur à l’aide d’une électrode à aiguille concentrique insérée dans le muscle testé lors de l’activation volontaire7. En conséquence, la SFEMG volontaire nécessite la coopération du sujet et ne peut évaluer que les unités motrices à bas seuil (celles activées lors de contractions faibles)3. Le SFEMG stimulé utilise une paire d’électrodes stimulantes pour stimuler les axones moteurs tout en enregistrant les SFAP avec une électrode d’aiguille SFEMG insérée dans le muscle testé7.
Dans le SFEMG volontaire et stimulé, la gigue et le blocage sont les deux paramètres utilisés pour évaluer et quantifier la transmission de la NMJ8. La gigue décrit la variabilité de la synchronisation (latence) entre des SFAP consécutifs. Dans le cadre d’une SFEMG volontaire, la gigue est quantifiée en évaluant les différences de latence entre une paire de SFAP (alimentées par le même axone moteur) pendant 50 à 100 décharges consécutives. Au cours d’une SFEMG stimulée, la gigue est quantifiée en évaluant les différences de latence entre le moment de la stimulation et le début de la SFAP pendant 50 à 100 décharges consécutives. Le blocage indique l’échec de la transmission de la JNM à déclencher une réponse SFAP, et il peut être quantifié comme la présence ou l’absence de chaque paire de SFAP pendant la SFEMG volontaire ou pour chaque NMJ pendant la SFEMG 2,7 stimulée.
Bien qu’il s’agisse d’un test établi et sensible dans le cadre clinique, le SFEMG n’a été que rarement appliqué dans la recherche préclinique 4,5,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 . Dans ce rapport, nous décrivons l’approche de réalisation et d’analyse des enregistrements SFEMG dans des modèles précliniques de rongeurs. De plus, nous présentons des données représentatives qui mettent en évidence des résultats représentatifs sur le SFEMG qui indiquent une altération de la transmission de la JNM après l’administration d’un agent neuromusculaire bloquant non dépolarisant, le rocuronium.
SFEMG est couramment utilisé pour les tests de diagnostic chez les patients suspectés de formes auto-immunes, acquises et génétiques de la maladie NMJ. SFEMG est considéré comme le test le plus sensible pour le diagnostic de la maladie NMJ, la myasthénie grave20,21. La stimulation nerveuse répétitive (RNS) est une autre méthode qui est plus couramment utilisée dans les tests de diagnostic clinique et qui consiste à st…
The authors have nothing to disclose.
Les auteurs tiennent à remercier le Dr Martin Brandhøj Skov de NMD Pharma pour ses précieux conseils sur le dosage du rocuronium et Arash Karimi du Département de génie biomédical de l’Université Stony Brook pour son aide dans les calculs. Cette étude a été financée en partie par le financement des NIH à la WDA (R01AG067758 et R01AG078129).
27 G Reusable Single Fiber Needle Electrode | Technomed | 202860-000 | singlefiber recording electrode |
2 mL Glass Syringe | Kent Scientific Corporation | SOMNO-2ML | |
Detachable Cable | Technomed | 202845-0000 | to connect the recorder electrode to the electrodiagnostic machine |
Disposable 2" x 2" disc electrode with leads | Cadwell | 302290-000 | ground electrode |
disposable monopolar needles 28 G | Technomed | 202270-000 | cathode and anode stimulating electrodes |
EMG needle cable (Amp/stim switch box) | Cadwell | 190266-200 | to connect monopolar electrodes to electrodiagnostic stimulator |
Helping Hands alligator clip with iron base | Radio Shack | 64-079 | Maintaining recording electrode placement |
Isoflurane (250 mL bottle) | Piramal Healthcare | NA | |
monoject curved tip irrigating syringe | Covidien | 81412012 | utilized for application of electrode gel |
PhysioSuite Physiological Monitoring System with RightTemp Homeothermic Warming | Kent Scientific Corporation | PS-RT | Includes infrared warming pad, rectal probe, and pad temperature probe |
Pro trimmer Pet Grooming Kit | Oster | 078577-010-003 | clippers for hair removal |
Rat Endotracheal Tubes (16 G) | Kent Scientific Corporation | ||
Rocoronium Bromide | Sigma | PHR2397-500MG | neuromuscular blocker agent |
Sierra Summit EMG system | Cadwell Industries, Inc., Kennewick, WA | NA | portable electrodiagnostic system |
SomnoSuite Low-Flow Digital Anesthesia System | Kent Scientific Corporation | SOMNO | Includes anti-spill, anti-vapor bottle top adapter; Y adapter tubing; charcoal scavenging filter |
Veterinarian petroleum-based ophthalmic ointment | Puralube | 26870 | applied during anesthesia to avoid corneal injury |
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