Une nouvelle utilisation d’échographie en trois dimensions de haute fréquence pour la caractérisation de grossesse précoce chez la souris
Summary
Souris sont largement utilisés pour étudier la biologie gestationnelle. Toutefois, une interruption de grossesse est requise pour ces études qui empêche les études longitudinales et nécessite l’utilisation d’un grand nombre d’animaux. Par conséquent, nous décrivons une technique non invasive d’échographie de haute fréquence pour une détection précoce et le suivi des événements après l’implantation chez la souris enceinte.
Abstract
Échographie de haute fréquence (HFUS) est une méthode courante de façon non invasive de suivre l’évolution en temps réel du fœtus humain dans l’utérus. La souris est couramment utilisée comme un modèle in vivo pour étudier l’implantation de l’embryon et de la progression de la grossesse. Malheureusement, ces études murins exigent des interruption de grossesse pour permettre l’analyse phénotypique suivi. Pour résoudre ce problème, nous avons utilisé des reconstruction tridimensionnelle (3d) de HFUS données de dépistage précoce et de caractérisation des sites d’implantation des embryons murins et leur progression du développement individuel in uterod’imagerie. Alliant modélisation et imagerie HFUS avec reconstruction 3D, nous avons pu précisément quantifier le nombre de site implantation embryonnaire mais aussi surveiller la progression du développement chez les souris gestantes de C57BL6J/129S de 5,5 jours post coït (d.p.c.) par l’intermédiaire de 9,5 d.p.c. à l’aide d’un transducteur. Mesures incluses : nombre, emplacement et le volume de sites d’implantation ainsi qu’espacement inter-implantation site ; viabilité de l’embryon a été évaluée par le suivi de l’activité cardiaque. Dans la période immédiate de l’après l’implantation (5,5 à 8,5 d.p.c.), reconstruction 3D de l’utérus gravide en maille et en superposition solide format activé une représentation visuelle des grossesses en développement au sein de chaque corne utérine. Comme les souris génétiquement modifiées continuent d’être utilisés pour caractériser les phénotypes de reproduction féminins dérivés de dysfonctions utérines, cette méthode propose une nouvelle approche pour détecter, quantifier et de caractériser l’implantation des événements anticipé en vivo. Cette nouvelle utilisation de l’imagerie 3D HFUS démontre la capacité de détecter avec succès, visualiser et caractériser les sites d’implantation embryonnaire en début de grossesse murin de façon non invasive. La technologie offre une amélioration significative par rapport aux méthodes actuelles, qui s’appuient sur l’interruption des grossesses tissu brut et caractérisation histopathologique. Ici, nous utilisons un format de vidéo et de texte pour décrire comment réaliser avec succès les échographies du début de la grossesse murin à produire des données fiables et reproductibles avec reconstruction de la forme utérine en résille et des images 3D solides.
Introduction
Perte de grossesse précoce récurrente est l’une des complications plus fréquentes après la conception et touche environ 1 % des couples qui essaient de concevoir1,2. Les mécanismes sous-jacents de la perte de grossesse précoce sont variées : des anomalies embryonnaires intrinsèques et comorbidités maternelles pour les vices de la réceptivité de l’endomètre1,3,4. En raison de leur traçabilité génétique, modèles de souris ont été largement utilisés pour les enquêtes de l’implantation d’embryon précoce et grossesse. En outre, le temps court de gestation de la souris et la possibilité d’effectuer des études à grande échelle ont assuré l’utilité croissante de la souris dans la lutte contre les principales questions cliniques en médecine de la reproduction humaine5. Cela dit, la grande majorité des protocoles expérimentaux murins nécessite encore de nombreux barrages à être euthanasiés sur jours de gestation séquentielles pour quantifier et analyser les emplacement de site d’implantation, nombre, la taille et l’espacement au cours de la grossesse6, 7,8, excluant ainsi des études longitudinales sur le même animal.
En clinique, l’échographie est un outil fiable et précieux pour contrôler la viabilité foetale humaine et le développement dans une manière non invasive9,10,11. Plus récemment, échographie de haute fréquence (HFUS) a commencé à trouver des applications limitées chez la souris comme une méthode de surveillance la viabilité fœtale et la croissance au cours de la grossesse12,13,14. Les récentes avancées technologiques en imagerie par ultrasons ont permis en trois dimensions (3d) de données pour visual reconstruction d’organes d’animaux et de suivi des pathologies15,16, 17. Utilisation de cette technologie d’imagerie avancée a considérablement amélioré la capacité de détecter les plus petites fluctuations de volume, afin de réduire les animaux et pour surveiller la progression d’une pathologie ou l’efficacité d’une intervention thérapeutique17. Tandis que l’utilité principale de cette technologie a été de suivre l’évolution de la tumeur maligne à l’oncosouris modèles15,16, imagerie 3-d de HFUS a récemment été utilisé pour doser et contrôler la croissance active de l’implantation de l’embryon et le développement du foetus dans l’ utérus de souris18.
Ici, nous démontrons comment faire HFUS imaging pour produire des données 2D et 3D pour générer les reconstructions de l’utérus de souris enceinte au début. Nous démontrent l’utilité de cette nouvelle méthode pour détecter ces événements d’implantation embryonnaire précoce sans la nécessité d’une interruption de grossesse, permettant ainsi aux chercheurs de recueillir des données de manière non invasive.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cette nouvelle utilisation de l’imagerie 3D HFUS démontre la capacité de détecter avec succès, visualiser et caractériser les sites d’implantation embryonnaire en début de grossesse murin de façon non invasive. La technologie offre une amélioration significative par rapport aux méthodes actuelles, qui s’appuient sur l’interruption des grossesses tissu brut et caractérisation histopathologique. Il convient toutefois de noter que des méthodes histologiques seront toujours considérées plus optimale lors…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous apprécions grandement l’aide de Rong Zhao et Jie Li Yan Ying.
Materials
| VisualSonics Vevo 2100 Ultrasound Imaging Platform/Machine | VisualSonics, inc. | VS-11945 | |
| Vevo Imaging Station | VisualSonics, inc. | SA-11982 | |
| Aquasonic 100 Ultrasound Transmission Gel | Parker | #SKU PLI 01-08 | |
| Isoflurane (IsoThesia) 100mL bottle | Henry Shein | #29404 | |
| PuraLubenAnimal Ophthalmic Ointment | Dechra | #12920060 |
References
- Rai, R., Regan, L. Recurrent miscarriage. Lancet. 368 (9535), 601-611 (2006).
- Sugiura-Ogasawara, M., Ozaki, Y., Suzumori, N. Management of recurrent miscarriage. J Obstet Gynaecol Res. 40 (5), 1174-1179 (2014).
- Kutteh, W. H. Novel strategies for the management of recurrent pregnancy loss. Semin Reprod Med. 33 (3), 161-168 (2015).
- Page, J. M., Silver, R. M. Genetic Causes of Recurrent Pregnancy Loss. Clin Obstet Gynecol. 59 (3), 498-508 (2016).
- Zhang, J., Croy, B. A. Using ultrasonography to define fetal-maternal relationships: moving from humans to mice. Comp Med. 59 (6), 527-533 (2009).
- Li, S. J., et al. Differential regulation of receptivity in two uterine horns of a recipient mouse following asynchronous embryo transfer. Sci Rep. 5, 15897 (2015).
- Ding, Y. B., et al. 5-aza-2′-deoxycytidine leads to reduced embryo implantation and reduced expression of DNA methyltransferases and essential endometrial genes. PLoS One. 7 (9), e45364 (2012).
- Kusakabe, K., Naka, M., Ito, Y., Eid, N., Otsuki, Y. Regulation of natural-killer cell cytotoxicity and enhancement of complement factors in the spontaneously aborted mouse placenta. Fertil Steril. 90 (4 Suppl), 1451-1459 (2008).
- Demianczuk, N. N., et al. The use of first trimester ultrasound. J Obstet Gynaecol Can. 25 (10), 864-875 (2003).
- Thompson, H. E. Evaluation of the obstetric and gynecologic patient by the use of diagnostic ultrasound. Clin Obstet Gynecol. 17 (4), 1-25 (1974).
- Unterscheider, J., et al. Definition and management of fetal growth restriction: a survey of contemporary attitudes. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 174, 41-45 (2014).
- Greco, A., et al. High frequency ultrasound for in vivo pregnancy diagnosis and staging of placental and fetal development in mice. PLoS One. 8 (10), e77205 (2013).
- Flores, L. E., Hildebrandt, T. B., Kuhl, A. A., Drews, B. Early detection and staging of spontaneous embryo resorption by ultrasound biomicroscopy in murine pregnancy. Reprod Biol Endocrinol. 12, 38 (2014).
- Nguyen, T. M., et al. Estimation of mouse fetal weight by ultrasonography: application from clinic to laboratory. Lab Anim. 46 (3), 225-230 (2012).
- Singh, S., et al. Quantitative volumetric imaging of normal, neoplastic and hyperplastic mouse prostate using ultrasound. BMC Urol. 15, 97 (2015).
- Liu, L., et al. Ultrasound-mediated destruction of paclitaxel and oxygen loaded lipid microbubbles for combination therapy in ovarian cancer xenografts. Cancer Lett. 361 (1), 147-154 (2015).
- Ni, J., et al. Monitoring Prostate Tumor Growth in an Orthotopic Mouse Model Using Three-Dimensional Ultrasound Imaging Technique. Transl Oncol. 9 (1), 41-45 (2016).
- Peavey, M. C., et al. Three-Dimensional High-Frequency Ultrasonography for Early Detection and Characterization of Embryo Implantation Site Development in the Mouse. PLoS One. 12 (1), e0169312 (2017).
- Song, H., et al. Cytosolic phospholipase A2alpha is crucial [correction of A2alpha deficiency is crucial] for ‘on-time’ embryo implantation that directs subsequent development. Development. 129 (12), 2879-2889 (2002).
- Nallasamy, S., Li, Q., Bagchi, M. K., Bagchi, I. C. Msx homeobox genes critically regulate embryo implantation by controlling paracrine signaling between uterine stroma and epithelium. PLoS Genet. 8 (2), e1002500 (2012).
- Hirate, Y., et al. Mouse Sox17 haploinsufficiency leads to female subfertility due to impaired implantation. Sci Rep. 6, 24171 (2016).
- Wang, T. S., et al. Dysregulated LIF-STAT3 pathway is responsible for impaired embryo implantation in a Streptozotocin-induced diabetic mouse model. Biol Open. 4 (7), 893-902 (2015).
- Ji, R. P., et al. Onset of cardiac function during early mouse embryogenesis coincides with entry of primitive erythroblasts into the embryo proper. Circ Res. 92 (2), 133-135 (2003).
- Srinivasan, S., et al. Noninvasive, in utero imaging of mouse embryonic heart development with 40-MHz echocardiography. Circulation. 98 (9), 912-918 (1998).
- Franco, N. H., Olsson, I. A. Scientists and the 3Rs: attitudes to animal use in biomedical research and the effect of mandatory training in laboratory animal science. Lab Anim. 48 (1), 50-60 (2014).
- Pratap, K., Singh, V. P. A training course on laboratory animal science: an initiative to implement the Three Rs of animal research in India. Altern Lab Anim. 44 (1), 21-41 (2016).
- Landi, M. S., Shriver, A. J., Mueller, A. Consideration and checkboxes: incorporating ethics and science into the 3Rs. J Am Assoc Lab Anim Sci. 54 (2), 224-230 (2015).
