Auparavant, seuls les modèles passifs de coup de chaleur étaient bien établis. Ce modèle de coup de chaleur à l’effort est exempt de limitations majeures et imite plus étroitement la physiopathologie humaine. Il n’est pas possible d’étudier efficacement le coup de chaleur chez l’homme, car il s’agit d’une maladie potentiellement mortelle.
Ce modèle préclinique conserve les caractéristiques cliniques du coup de chaleur à l’effort humain. Cette technique permet de tester les effets du taux de refroidissement sur la récupération après un coup de chaleur à l’effort, les comorbidités de l’ingestion de médicaments, ainsi que les conséquences à long terme de l’exposition au coup de chaleur. Jamal Alzahrani, un doctorant senior du laboratoire du Dr Clanton, fera la démonstration de la procédure.
Après avoir anesthésié la souris, utilisez un lubrifiant pour les yeux tel que la pommade vétérinaire pour protéger les yeux de l’animal contre les dommages ou les blessures pendant la chirurgie. Pour préparer le site chirurgical, rasez le bas-ventre avec des tondeuses à poils pour petits animaux ou un dissolvant disponible dans le commerce. Administrer la première dose de 0,1 milligramme par kilogramme de buprénorphine par voie sous-cutanée.
Frottez la zone avec trois lavages de povidone-iode ou de chlorhexidine, suivis d’un rinçage à 70% d’alcool isopropylique, puis transférez la souris dans la zone chirurgicale, utilisez un rideau adhésif pour isoler le site chirurgical sur la souris. En utilisant des instruments stériles en technique aseptique, faites une incision d’environ un centimètre sur la ligne médiane le long de la linea alba à environ 0,5 centimètre de la marge costale, puis séparez la peau de la couche musculaire et faites une incision légèrement plus petite sur la linea alba en prenant soin de ne pas endommager les intestins ou les organes internes. Une fois la couche musculaire ouverte, placez le télémètre stérile dans la cavité intrapéritonéale devant les artères caudales et les veines et dorsales aux organes digestifs pour lui permettre de flotter librement.
Fermez l’ouverture abdominale avec une suture stérile résorbable 5-O et fermez la peau à l’aide d’un simple point de suture interrompu avec suture de proline 5-O. Placez la souris dans sa cage propre avec un coussin chauffant à micro-ondes blotti sous la cage. Surveillez la souris toutes les 15 minutes pendant la première heure de récupération de l’anesthésie, puis retournez à l’installation de logement pour animaux.
La nuit précédant le protocole de coup de chaleur à l’effort, placez la souris dans la chambre environnementale à température ambiante pour s’acclimater à la chambre. Utilisez le système d’acquisition de données pour collecter la température centrale continue ou TC moyenne sur des intervalles de 30 secondes pendant la nuit. Le matin du protocole de coup de chaleur à l’effort, assurez-vous que la souris est égale ou inférieure à la plage normale de température diurne de 36 à 37,5 degrés Celsius avant d’augmenter la température de la chambre pour vous assurer que la souris n’a pas de fièvre ou n’a pas subi de stress excessif pendant cette période.
Une fois que la souris est stable et dans une plage de température centrale normale au repos, retirez la nourriture et l’eau et pesez l’animal. Fermez la porte de la chambre et augmentez la température de la chambre à un objectif de 37,5 degrés Celsius et de 40 à 50% d’humidité relative ou de la température et de l’humidité ambiantes souhaitées. Vérifiez la température et l’humidité de la chambre à l’aide d’un moniteur de température et d’humidité étalonné.
Entourez la chambre d’un rideau occultant pour minimiser la lumière et les perturbations pendant le protocole. Surveillez la souris en continu pendant le protocole via des caméras éclairées IR à distance. Concentrez la deuxième caméra sur le moniteur de température et d’humidité placé près de la roue de roulement.
Ajustez le contrôleur pour le point de consigne de la chambre environnementale afin d’assurer des lectures de température précises près de l’animal. Une fois que la chambre a atteint sa température cible mesurée par la deuxième caméra sur le moniteur de température, ouvrez rapidement la porte de la chambre et placez la souris dans la roue de roulement forcée. Lancez le protocole de roue de course forcée à une vitesse de 2,5 mètres par minute et augmentez la vitesse de 0,3 mètre par minute toutes les 10 minutes jusqu’à ce que la souris atteigne une température centrale de 41 degrés Celsius.
Une fois la température centrale atteinte, laissez la vitesse rester constante jusqu’à ce que des symptômes se limitent, caractérisée par une perte de conscience apparente, une chute ou un évanouissement en arrière et l’incapacité de continuer à courir ou à tenir le volant. Confirmez le moment où la souris a trois rotations vers l’arrière sur la roue sans signes de réponse physique. Vous pouvez également identifier le point de terminaison humain en suivant les règles locales de l’IACUC pour déterminer quand arrêter le protocole.
Ce critère d’évaluation est légèrement supérieur à la limitation des symptômes chez pratiquement toutes les souris. Pour exécuter le protocole de refroidissement rapide, arrêtez la roue une fois que la souris atteint la limitation des symptômes et retirez immédiatement la souris de la roue de course forcée. Pesez la souris et replacez-la dans sa cage d’origine pour la récupérer à température ambiante.
Pendant ce temps, laissez la porte de la chambre ouverte et ramenez le point de consigne de l’incubateur à la température ambiante pour permettre à la chambre de refroidir rapidement, ce qui entraîne une survie à long terme supérieure à 99%. Pour effectuer une exposition plus sévère au coup de chaleur à l’effort, gardez la cage de l’animal dans la chambre de 37,5 degrés Celsius pendant le protocole de coup de chaleur à l’effort. Lorsque l’animal atteint la limitation des symptômes, laissez-le rester dans la roue de roulement jusqu’à ce qu’il revienne à la conscience comme l’a observé la caméra à distance, puis retirez rapidement la souris de la roue de course et retournez-la directement dans sa cage préchauffée pour obtenir un profil de refroidissement beaucoup plus lent, éliminant essentiellement la phase hypothermique du coup de chaleur à l’effort.
Retirez le dessus du filtre de la cage pendant ce temps pour améliorer l’équilibre avec la chambre. Une cage de récupération pré-refroidie à la température ambiante peut être utilisée pour effectuer une procédure alternative moins sévère pour entraîner une phase hypothermique supprimée avec un taux de survie de 100% Pour le protocole de coup de chaleur à l’effort sévère, surveillez attentivement les souris pendant la récupération et vérifiez en permanence les paramètres sans cruauté, y compris les mouvements normaux pendant la récupération, tels que le toilettage, respiration normale et léchage. Surveillez la température centrale pendant cette période.
Il est peu probable que les souris se rétablissent si leur température centrale inverse la direction pendant la phase de récupération, dépassant finalement 40 degrés Celsius. Dans un tel cas, mettez fin à l’expérience et continuez à évaluer la souris pour les paramètres humains standard. Les profils thermorégulateurs typiques pendant l’ensemble du protocole de coup de chaleur à l’effort lors de la récupération précoce d’une souris comprennent quatre phases distinctes qui peuvent être définies comme l’étape de chauffage de la chambre, la phase d’exercice incrémental, l’étape d’exercice à l’état d’équilibre et une étape de récupération par une méthode de refroidissement rapide ou lente.
Pour le modèle sévère, le profil de température de récupération indiquait que la température centrale était restée supérieure à 37 degrés Celsius tout au long de la période de récupération de deux heures. Les souris femelles étaient plus résistantes aux coups de chaleur dans ce modèle et couraient sur des distances presque deux fois plus longues que les souris mâles. Aucune différence n’a été observée dans le temps nécessaire pour récupérer à 39,5 degrés Celsius dans les deux modèles.
Cependant, le temps de refroidissement à la température ambiante de 37,5 degrés Celsius a été considérablement prolongé. La chose la plus importante est la surveillance attentive des animaux à tout moment après la chirurgie et après un coup de chaleur à l’effort. Cette méthode a permis d’étudier les effets à long terme de l’exposition aux coups de chaleur jusqu’à plusieurs mois, et nous a également permis de mesurer les effets de facteurs supplémentaires dans les maladies liées aux coups de chaleur, tels que l’ingestion d’anti-inflammatoires non stéroïdiens et l’épigénétique.
