Chirurgie et traitement des échantillons pour l’imagerie corrélative de la valve pulmonaire murine

La valve pulmonaire (PV) sert à assurer le flux sanguin unidirectionnel entre le ventricule droit et l’artère pulmonaire. Les malformations valvulaires pulmonaires sont associées à plusieurs formes de cardiopathie congénitale. Le traitement actuel de la cardiopathie congénitale (HVD) est la réparation valvulaire ou le remplacement valvulaire, qui peut nécessiter de multiples chirurgies invasives tout au long de la vie d’un patient¹. Il a été largement admis que la fonction de la valve cardiaque est dérivée de sa structure, souvent appelée corrélat structure-fonction. Plus précisément, les propriétés géométriques et biomécaniques du cœur dictent sa fonction. Les propriétés mécaniques, à leur tour, sont déterminées par la composition et l’organisation de l’ECM. En développant une méthode pour déterminer les propriétés biomécaniques des valves cardiaques murines, des modèles animaux transgéniques peuvent être utilisés pour interroger le rôle de l’ECM sur la fonction et le dysfonctionnement des valves^{cardiaques 2,3,4,5}.

Le modèle animal murin a longtemps été considéré comme la norme pour les études moléculaires parce que les modèles transgéniques sont plus facilement disponibles chez la souris que chez d’autres espèces. Les modèles transgéniques murins fournissent une plate-forme polyvalente pour la recherche sur les maladies liées aux valves cardiaques⁶. Cependant, l’expertise chirurgicale et les exigences en matière d’instrumentation pour caractériser à la fois la géométrie et l’organisation ecm ont été un obstacle majeur à l’avancement de la recherche HVD. Les données hstologiques dans la littérature fournissent une image du contenu de la matrice extracellulaire de la valve cardiaque murine, mais uniquement sous la forme d’images 2D, et sont incapables de décrire son architecture 3D^7,8. De plus, la valve cardiaque est à la fois spatialement et temporellement hétérogène, ce qui rend difficile de tirer des conclusions entre les expériences concernant l’organisation de l’ECM si l’échantillonnage et la conformation ne sont pas fixés. Les méthodes conventionnelles de caractérisation 3D, telles que l’IRM ou l’échocardiographie 3D, ne fournissent pas la résolution nécessaire pour résoudre les composants ECM^9,10.

Ce travail détaille un flux de travail entièrement corrélatif où l’hétérogénéité temporelle due au cycle cardiaque a été abordée en fixant la conformation du PV murin avec la pression transvalvulaire hydrostatique. L’hétérogénéité spatiale a été contrôlée avec précision en échantillonnant les régions d’intérêt et en enregistrant des ensembles de données provenant de différentes modalités d’imagerie, en particulier la microscopie électronique à balayage μCT et à balayage de bloc série, sur différentes échelles de longueur. Cette méthode de repérage avec μCT pour guider l’échantillonnage en aval a été proposée précédemment, mais comme la valve pulmonaire présente une variation temporelle, un niveau de contrôle supplémentaire était nécessaire au niveau chirurgical^11.

Les études in vivo décrivant la biomécanique des valves cardiaques murines sont rares et, au lieu de cela, s’appuient sur des modèles informatiques pour décrire le comportement de déformation. Il est d’une importance cruciale que les données extracellulaires locales sur l’échelle nanométrique soient liées à la géométrie et à l’emplacement de la valve cardiaque. Ceci, à son tour, fournit des distributions quantifiables et cartographiées spatialement des protéines ECM contribuant mécaniquement, qui peuvent être utilisées pour renforcer les modèles de valves cardiaques biomécaniques existants^12,13,14.