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La fumée de cigarette affecte négativement la structure et la fonction pulmonaires d'un modèle Apoe - Mouse

L’impact de l’exposition à la fumée de cigarette sur le système respiratoire peut être évalué de façon optimale en analysant les modifications de la fonction pulmonaire, associées à des analyses morphologiques et structurelles. Ces mesures, à la fois quantitatives, permettent d’apprécier la gravité de la maladie, notamment le degré, le schéma et la localisation des lésions tissulaires. À ce jour, la relation entre ces paramètres structurels et fonctionnels n’a été que partiellement caractérisée.

Une publication récente de Matz, J., et al. (2022) présente une série d'études extrêmement complètes visant à mieux comprendre la relation entre les modifications pulmonaires de la structure et de la fonction suite à une exposition chronique à la fumée de cigarette (ECF) chez un sujet déficient en apolipoprotéine E (ApoE).- / -) modèle de souris.

Sujets

  1. Apoé- / - les souris ont été choisies car elles sont connues pour être un excellent modèle pour les comorbidités cardio-pulmonaires induites par le CS.
  2. Les sujets féminins ont été sélectionnés car ils sont plus susceptibles de présenter un dysfonctionnement cardio-pulmonaire induit par le CS.

Méthodes de la fonction pulmonaire

Le inExpose, Apoé- / - des souris femelles ont été exposées à une césarienne traditionnelle chronique par le nez uniquement à partir de l'âge de 8 semaines pendant 5 jours par semaine pendant 24 semaines. Les témoins appariés à l'air ont été exposés 5 jours par semaine pendant 24 semaines à l'air frais. 24 heures complètes après la dernière exposition (CS ou air), les paramètres détaillés de la fonction pulmonaire ont été mesurés à l'aide du flexiVent. Comme cette expérience d'exposition chronique a duré 24 semaines, cette équipe est même allée plus loin pour mesurer les effets naturels du vieillissement sur la structure et la fonction pulmonaire. Cela a été fait en comparant fonction pulmonaire flexiVent et des mesures de morphologie entre des souris âgées de 8 semaines (début de l'exposition) et des souris âgées de 32 semaines (critère d'exposition).

Mesures FlexiVent

  • Inflation profonde : manœuvre de recrutement et calcul de la capacité inspiratoire ;
  • Instantané: manœuvre à fréquence unique adaptée au rythme respiratoire du sujet pour donner une résistance dynamique (Rrs) et une compliance (Crs) ;
  • QuickPrime : manœuvre à fréquences multiples offrant une distinction entre la contribution centrale (résistance newtonienne ; Rn) et la contribution périphérique (amortissement et élastance des tissus ; G et H) dans les voies respiratoires ;
  • Boucle pression-volume : manœuvre par étapes pour gonfler les poumons jusqu'à la capacité pulmonaire totale, puis les réduire jusqu'à la capacité résiduelle fonctionnelle. Les courbes pression-volume évaluent la distensibilité du système respiratoire (compliance quasi-statique ; Cst) au repos sur toute la capacité inspiratoire ;
  • Méthacholine (Mch) défis liés à la réponse à la dose : pour évaluer l'hyperréactivité des voies respiratoires.

Méthodes de morphométrie et de microstructure

Suite à l'analyse flexiVent, les sujets ont été perfusés et fixés pour l'histologie. Les colorations MOVAT et PSR ont été prises sur trois coupes transversales du lobe gauche : au-dessus, en dessous et au niveau des bronches principales. Ensuite, les voies respiratoires et le parenchyme ont été analysés pour les éléments suivants :

  • Voies respiratoires : épaisseur et composition tissulaire (cytoplasme+noyau, fibrine, élastine, collagène haute et basse densité)
  • Parenchyme : épaisseur, fraction tissulaire, interception linéaire moyenne (Lm), diamètre équivalent de l'espace aérien (D0), hétérogénéité et composition tissulaire (cytoplasme+noyau, fibrine, élastine, collagène haute et basse densité)

Résultats

 

 

Paramètres flexiVent

Effets du vieillissement naturel

Effets induits par CS

Fonction pulmonaire

Quick Prime

Rn a diminué chez les souris vieillissantes, en particulier à des pressions expiratoires positives (PEP) de 5 et 7 cmH2O.

G & H ont diminué chez les souris vieillissantes à tous les niveaux de PEP (1, 3, 5, 7 cmH2O)

Central Rn n'était pas significativement différent entre les groupes CSE et de contrôle de l'air. Cependant, les H et G périphériques étaient tous deux élevés dans le groupe CSE.

Boucle PV

Les souris âgées ont affiché un décalage de la courbe de la boucle PV vers la gauche et vers le haut, avec une hystérésis plus importante et une compliance quasi-statique par rapport aux jeunes souris.

Les souris exposées au CS ont affiché un décalage vers le bas et vers la droite de la courbe PV-Loop, indiquant un poumon structurellement plus rigide. Cst était également significativement plus faible chez les souris exposées au CS.

Défi Mch

Il n'y avait pas d'augmentation de l'AHR chez les souris âgées.

AHR a été exacerbée à toutes les concentrations (3-50 mg/mL) de Mch chez les souris CSE.

Structure pulmonaire

Parenchyme : augmentation du collagène de haute densité

Voies respiratoires : augmentation du collagène de faible densité

Parenchyme : augmentation du collagène de faible densité

Voies respiratoires : augmentation du collagène à basse et haute densité

Épaisseur des voies respiratoires

Diminution de l'épaisseur des voies respiratoires

Augmentation de l'épaisseur des voies respiratoires

Morphologie de l'espace aérien du parenchyme

Lm, D0, et l'hétérogénéité augmente avec l'âge

D0, l'hétérogénéité de l'espace aérien et l'épaisseur septale ont augmenté avec le CSE (Lm était inchangé)

Conclusion

CSE sur 24 semaines chez la femelle Apoe- / - souris fonction pulmonaire altérée avec raidissement global du poumon comme en témoigne un déplacement vers le bas vers la droite de la boucle PV, diminution de Cst, avec H et G élevés à tous les niveaux de Ppiaulement par rapport aux témoins exposés à l'air. Ces changements fonctionnels ont été corroborés par une augmentation du dépôt de collagène ainsi qu'un épaississement des voies respiratoires et du parenchyme. Tout cela met en évidence la capacité du CSE dans Apoe- / - pour reproduire les caractéristiques de la MPOC induite par le CS, qui est généralement sous-estimée chez les souris de type sauvage.

Références

  1. Mécanique respiratoire suite à une exposition chronique à la fumée de cigarette dans le modèle souris Apoe-/-. (2022). Matz, J. et coll. Biomécanique et modélisation en mécanobiologie

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