Une construction de chariot simple, construite pour effectuer une échocardiographie de recherche chez des miniporcs éveillés, est décrite, ainsi que des considérations de construction, des techniques d’entraînement et des images échographiques représentatives.
L’échocardiographie utilise des ondes ultrasonores pour évaluer de manière non invasive la structure et la fonction cardiaques et constitue la norme de soins pour l’évaluation et la surveillance cardiaques. Le cochon miniature, ou minicochon, est de plus en plus utilisé comme modèle de maladie cardiaque dans la recherche médicale. Les porcs sont notoirement difficiles à maîtriser et à manipuler en toute sécurité et, par conséquent, l’échocardiographie de recherche chez cette espèce est presque toujours réalisée sous anesthésie ou sédation lourde. Les anesthésiques et les sédatifs affectent universellement la fonction cardiovasculaire et peuvent provoquer une dépression du débit cardiaque et de la pression artérielle, une augmentation ou une diminution de la fréquence cardiaque et de la résistance vasculaire systémique, des changements dans le rythme électrique et une altération du flux sanguin coronaire. Par conséquent, l’échocardiographie sous sédation ou anesthésiée peut ne pas décrire avec précision la progression de la maladie cardiaque dans de grands modèles animaux, limitant ainsi la valeur translationnelle de ces études importantes. Cet article décrit un nouveau dispositif qui permet l’échocardiographie éveillée chez les miniporcs. En outre, les techniques de formation utilisées pour apprendre aux porcs à tolérer cette procédure indolore et non invasive sans avoir besoin d’anesthésiques altérant l’hémodynamique sont décrites. L’échocardiographie éveillée représente un moyen sûr et réalisable d’effectuer le test de surveillance cardiaque le plus courant chez les miniporcs pour la recherche cardiovasculaire.
L’insuffisance cardiaque est un fardeau croissant pour les institutions médicales aux États-Unis et à l’étranger, avec une prévalence mondiale de 38 millions de patients1. Environ 19 millions de décès dans le monde ont été attribués aux maladies cardiovasculaires en 2020, ce qui représente une augmentation de 18,7 % par rapport à 20102. Le développement de nouvelles thérapies tarde à rattraper cette tendance alarmante. L’insuffisance cardiaque est donc un domaine de recherche essentiel, et l’importance des outils haute fidélité pour capturer le développement et la progression de la maladie ne peut être surestimée.
L’échocardiographie est actuellement l’outil le plus important sur le plan clinique pour mesurer de manière non invasive la progression des maladies cardiaques, mais dans les modèles de recherche sur les grands animaux, elle peut être difficile à mettre en œuvre3. L’échocardiographie utilise des ondes ultrasonores pour évaluer la structure et la fonction cardiaques et constitue la norme de soins en milieu clinique pour l’évaluation et la surveillance cardiaques4. Les modèles précliniques de maladies cardiaques chez les grands animaux, tels que les porcs, jouent un rôle essentiel dans l’application de la science fondamentale au développement de thérapies cardiovasculaires5. Il s’ensuit donc que la traduction de l’échocardiographie à de grands modèles animaux dans le développement de ces thérapies est une partie importante de cette entreprise critique.
Les porcs sont l’une des nombreuses espèces couramment utilisées comme modèles animaux de grande taille de simulations ischémiques, de surcharge de pression et d’accélération rapide de l’insuffisance cardiaque 5,6. Les porcs sont particulièrement importants dans les études précliniques, car les mécanismes compensatoires neurohormonaux et le remodelage cardiaque reflètent étroitement la physiopathologie humaine 6,7. Plus récemment, des porcs miniatures, ou miniporcs, se sont révélés prometteurs en tant que modèle de comorbidités multiples de maladie cardiaque, l’obésité, l’hypertension, l’hypercholestérolémie et le diabète entraînant de manière fiable un dysfonctionnement cardiaque et un remodelage 8,9.
Effectuer une échocardiographie en toute sécurité chez la plupart des grands animaux nécessite une sédation lourde ou une anesthésie générale. Cependant, tous les médicaments anesthésiques et sédatifs dépriment la fonction cardiaque de manière dose-dépendante10,11. Les anesthésiques et les sédatifs peuvent provoquer une dépression du débit cardiaque et de la pression artérielle, une augmentation ou une diminution de la fréquence cardiaque et de la résistance vasculaire systémique, des modifications du rythme électrique et une altération du débit sanguincoronaire 12. Dans la plupart des cas, les anesthésiques réduisent le tonus sympathique, diminuent le retour veineux et abaissent la pression artérielle13. Il est important de noter que les anesthésiques affectent également les paramètres échocardiographiques, ce qui complique l’interprétation de cet examen dans la surveillance des maladies cardiaques dans des modèles animaux14. L’échocardiographie éveillée est la représentation la plus proche de la fonction cardiaque native.
Un dispositif de contention porcine, facilement accepté par les miniporcs éveillés, est décrit ici et peut être utilisé pour la surveillance échocardiographique de base sans nécessiter l’administration d’anesthésiques altérant l’hémodynamique.
Le chariot d’échocardiographie représente une méthode facilement reproductible pour surveiller la structure et la fonction cardiaques dans un modèle de recherche cardiaque important, le miniporc. La nouveauté du chariot réside dans la capacité de capturer des images échocardiographiques sans sa plus grande mise en garde: la nécessité d’utiliser des anesthésiques ou des sédatifs qui modifient la fonction cardiaque des animaux et modifient les mesures mêmes utilisées pour évaluer les effets des thérapies cardiaques. De plus, le chariot est sûr, peu coûteux et constitue une cible d’entraînement facile pour les porcs.
Les auteurs ont d’abord identifié les caractéristiques souhaitées du chariot, puis ont travaillé en étroite collaboration avec un charpentier pour concevoir le produit. Les techniques standard d’entraînement au renforcement positif étaient faciles et rapides pour apprendre aux porcs à accepter sans crainte le chariot et à l’utiliser. Grâce à la pratique de l’échographie, les auteurs ont pu rapidement trouver et enregistrer des plans d’imagerie d’échocardiographie bidimensionnelle standard pour un traitement ultérieur. Au cours de ces échocardiogrammes debout, des sédatifs ou des anesthésiques n’ont jamais été administrés et, par conséquent, les vidéos et les images étaient représentatives de la fonction cardiaque éveillée.
La construction du chariot d’échocardiographie est relativement simple pour un charpentier ou un bricoleur expérimenté après avoir identifié les caractéristiques clés importantes pour le groupe de recherche (par exemple, la taille réglable, la hauteur ou les points d’accès à la sonde à ultrasons). Pendant le processus de construction, les caractéristiques du chariot peuvent être modifiées pour répondre aux besoins de chaque laboratoire. Les matériaux sont en grande partie peu coûteux, et la construction du chariot peut permettre d’économiser sur le coût d’exécution des échocardiogrammes avec les sédatifs et les anesthésiques généralement utilisés.
Les limites de la technique comprenaient le mouvement et le temps limité pour obtenir les images. Alors que le chariot pouvait être ajusté à différentes tailles pour retenir les porcs, et bien que les animaux ne pouvaient pas se retourner et ne pouvaient se déplacer que de quelques centimètres dans chaque direction, les animaux étaient toujours capables de se déplacer dans les limites du chariot. Une porte frontale, une goulotte à pression ou un stanchion, comme ceux utilisés avec les animaux de ferme, pourraient potentiellement fournir une meilleure contention avec une formation supplémentaire. De même, une imagerie réussie reposait sur le fait que les animaux étaient distraits par leur nourriture ou des friandises congelées pendant les échocardiogrammes. En règle générale, cela permettait environ 15 minutes d’imagerie, ce qui n’était pas toujours suffisant pour obtenir toutes les images souhaitées. La capacité de remplacer facilement l’abreuvoir ou d’ajouter des aliments pendant que l’animal restait immobilisé peut prolonger la durée de l’imagerie. Enfin, en raison des deux limitations ci-dessus, des techniques d’imagerie plus sensibles, telles que le Doppler tissulaire, se sont avérées difficiles à réaliser dans le chariot d’échocardiographie debout.
D’autres modèles expérimentaux porcins utilisent souvent des techniques de manipulation non anesthésiques, telles que l’élingue Panepinto17 disponible dans le commerce. Cependant, les auteurs ont trouvé la technique de l’élingue plus lourde pour l’entraînement des porcs, et la fronde n’a pas permis à l’échographiste d’accéder aux plans d’imagerie requis pour l’échocardiographie. D’autres applications potentielles pour le chariot d’échocardiographie pourraient inclure d’autres procédures non douloureuses telles que l’échographie abdominale, l’observation des lésions cutanées ou l’obtention d’échantillons de sang à partir d’un port d’accès vasculaire. Les auteurs utilisent souvent le chariot pour retenir facilement les porcs afin d’effectuer des électrocardiogrammes et de programmer des stimulateurs cardiaques, par exemple.
En conclusion, la technique d’échocardiographie éveillée décrite est facile à réaliser et précieuse pour obtenir une imagerie échographique de base du cœur sans la dépression cardiovasculaire typique de l’utilisation d’anesthésiques ou de sédatifs. Cette technique peut être utilisée pour comparer des images anesthésiées à des images éveillées chez de grands animaux ou pour le suivi quotidien de la progression de la maladie cardiaque dans le précieux modèle translationnel préclinique porcin des maladies cardiaques et de l’insuffisance cardiaque.
The authors have nothing to disclose.
Le financement de cette recherche comprend NIH-T32 (T.H.), R01HL133286 (TT.H.), R01HL094414 (R.M.S.), R01HL138577 (R.M.S.), R01HL159983 et R21AG074593 (R.M.S. et TT.H.). Nous exprimons notre gratitude à tous les membres du groupe de recherche, aux chercheurs auxiliaires et au personnel de l’Institut de recherche et de formation cardiovasculaires Nora Eccles Harrison et de la médecine comparée de l’Université de l’Utah. Nous tenons également à remercier le Dr Joseph Palatinus MD PhD pour sa précieuse formation et son aide en échocardiographie.
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