La mesure de la conduction nerveuse est un outil utile pour évaluer les modèles murins de la neurodégénérescence, mais il est fréquemment appliqué seulement pour stimuler le nerf sciatique dans les membres postérieurs. Nous décrivons ici une technique pour mesurer les composés muscle potentiel d’action (CMAP) in vivo dans les muscles des membres antérieurs de souris innervés par le plexus brachial.
Évaluer les fonctionnalités de l’axone de nerf fournit des informations détaillées sur l’évolution des troubles neuromusculaires. Des enregistrements électrophysiologiques offrent une approche sensible pour mesurer la conduction nerveuse chez les humains et les modèles de rongeurs. Afin d’élargir les possibilités techniques d’électromyographie chez la souris, la mesure des potentiels d’action composé de muscle (CMAPs) des nerfs du plexus brachial dans la patte avant à l’aide d’électrodes aiguilles est décrite ici. Enregistrements de la CMAP après stimulation du nerf sciatique dans les membres postérieurs ont été décrits précédemment. La méthode nouvellement introduite ici permet l’évaluation de la conductibilité nerveuse à un autre site et ainsi donne un aperçu plus profond de la fonction neuromusculaire. La technique fournit des informations sur le nombre relatif des axones fonctionnelles et le niveau de la myélinisation. Ainsi, cette méthode peut être appliquée pour évaluer les maladies axonales ainsi que conditions démyélinisantes. Cette méthode mini-invasive ne nécessite pas l’extraction du nerf et donc il est approprié pour des mesures répétées pour un suivi longitudinal chez le même animal. Des enregistrements similaires sont effectuées dans des configurations cliniques à souligner la pertinence translationnelle de la méthode.
Électrophysiologie est utilisé comme un outil de diagnostic dans les maladies neuromusculaires comme les maladies du motoneurone, plexopathies, neuropathies, troubles de la jonction neuromusculaire et myopathies. Dans la sclérose latérale amyotrophique (SLA), dont principalement les motoneurones sont touchés, les lésions axonales et de paralysie musculaire1 sont consignées dans les amplitudes CMAP réduites sur les études de conduction de nerf (NCS). Dans la maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT), dégénérescence axonale et la démyélinisation peuvent être estimées dans les nerfs périphériques à l’aide de NCS2. Cette technique peut être utilisée pour confirmer le diagnostic, ainsi que d’évaluer la progression de maladie3,4. NCS permettent l’estimation de la pathologie axonale, qui se déduite de l’amplitude du potentiel d’action amplitude5, et l’étendue de la démyélinisation – qui se traduit par la vitesse de conduction réduite, prolongée des latences distales, ou bloc de conduction 6.
Mesure de la CMAP est une méthode rapide et sensible pour évaluer la conduction nerveuse tant chez les humains et les souris. Alors que chez les patients les NCS sont effectuées systématiquement à divers endroits pour enregistrer différents nerfs et les muscles, chez les souris, CMAP effectuées les mesures généralement uniquement pour le nerf sciatique afin d’évaluer les fonctionnalités de nerfs dans les membres postérieurs. Toutefois, dans certaines études animales il serait avantageux d’enregistrement CMAP en avant – et membres postérieurs, par exemple, de suivre la progression de la maladie différentiel entre fore – et membres postérieurs chez les modèles murins ALS.
Ici, nous présentons une méthode pour enregistrer les membres antérieurs des souris à l’aide d’électrodes aiguilles CMAPs. En outre, nous fournissons une approche pour mesurer des CMAPs des membres postérieurs, même avec des électrodes aiguilles. La mesure des CMAPs de membres postérieurs avec des électrodes de l’anneau a été présentée plus tôt7,8. L’enregistrement des CMAPs utilisant des électrodes aiguilles est une méthode de mesure rapide, il ne nécessite pas de rasage de la fourrure et la procédure pour mesurer les postérieurs et antérieurs prend seulement 10 min par animal pour un chercheur expérimenté. En outre, cette approche mini-invasive est faisable pour des mesures répétées permettre le suivi longitudinal des nerfs multiples chez les animaux.
Méthodes d’enregistrement sensibles sont essentielles pour évaluer la progression de la maladie et surtout l’efficacité d’une thérapie dans des modèles animaux de troubles neuronaux. Déterminer les CMAPs est une technique électrophysiologique minimalement invasive, qui est régulièrement utilisée dans les cliniques et dans des configurations expérimentales afin d’évaluer la conduction nerveuse dans les troubles neuromusculaires et neuropathique3,18. Nous décrivons ici une nouvelle application pour CMAP enregistrement chez la souris, afin de mesurer la conduction nerveuse du nerf de plexus brachial des pattes antérieures. La méthode présentée permet une évaluation longitudinale plus polyvalente et plus détaillée de la fonction neuronale dans des souris modèles de la neurodégénérescence.
Les électrodes d’aiguille sont légèrement plus invasives que les électrodes de l’anneau et surtout dans les études longitudinales, il faut minimiser les lésions tissulaires. Un inconvénient possible de la méthode est dommage résultant de percer un nerf ou un muscle. Toutefois, après avoir soigneusement sous-cutanée placement des électrodes, les blessures et les perturbations des muscles et des nerfs peuvent être évités. Contrairement à la méthode à l’aide d’électrodes de l’anneau, la méthode présentée ici ne nécessite pas de rasage de la fourrure de grandes parties du corps. En conséquence, il n’y a aucun inconfort ou effet sur la thermorégulation de l’animal.
Le positionnement des électrodes est essentiel pour l’enregistrement correct et systématique des amplitudes de la CMAP et latences. Il est conseillé pour repositionner les électrodes et effectuer deux ou trois mesures sur chaque site pour confirmer que la stimulation maximale et les réponses sont atteints. Enregistrements corrects devraient produire biphasique courbes comme illustré à la Figure 2. Afin de normaliser la méthode, des souris non-transgéniques sans lésion nerveuse sont les meilleurs modèles pour établir l’électrode correctement et systématiquement de positionnement pour une stimulation optimale. Électrodes aiguilles réutilisables sont adaptés à une utilisation répétée si elles sont régulièrement stérilisés, par exemple au glutaraldéhyde pendant 20 minutes entre les animaux et inspecté pour la netteté.
Chez la souris adulte, les amplitudes de la CMAP a enregistré avec la méthode présentée sont typiquement 80-100 mV après stimulation du nerf sciatique et du plexus brachial. C’est notamment plus grand que les réponses mesurées avec des électrodes de l’anneau, car il y a une impédance plus élevée causée par la peau pour les électrodes de l’anneau qui donne des résultats de 20-40 mV8,19,20. Dans des modèles murins de ALS, les amplitudes de la CMAP après stimulation du nerf sciatique ou du plexus brachial dans les membres paralysés diminuent à 10-30 mV. L’ampleur de l’amplitude de la CMAP est plus faible chez les jeunes animaux puisque l’amplitude de la CMAP augmente au cours du développement,21.
La méthode que nous décrivons ici est particulièrement utile dans des modèles murins de la SLA, dans lequel une dénervation et les déficits moteurs, lieu plus tôt dans les membres postérieurs que dans les pattes avant13. En plus de la dénervation, la méthode pourrait détecter réinnervation qui est déterminée comme empêché ou retardé de baisse de l’amplitude de la CMAP. La diminution spectaculaire de l’amplitude de la CMAP dans les muscles des membres postérieurs, déjà à l’âge de l’apparition des symptômes entrave le suivi de la progression de la maladie plus loin ; comme les amplitudes CMAP atteignent des valeurs très faibles au stade précoce de la maladie, ils ne diminuent pas davantage pendant le processus de la maladie. En revanche, la perte axonale progresse à un rythme plus lent dans le nerf de plexus brachial des membres antérieurs et présente une option plus sensible pour mesurer la progression de la maladie sur une plus longue durée de la maladie. En outre, les membres antérieurs moins dégénérées pourraient fournir un site plus puissant pour l’évaluation des approches thérapeutiques qui visent à renforcer la fonction axonale.
Il est clair que la technique présentée offre des possibilités nouvelles pour la caractérisation des souris modèles de maladies neuromusculaires. CMAP recordings avec électrodes aiguilles du nerf sciatique et le plexus brachial est une méthode rapide et reproductible pour évaluer la perte axonale et démyélinisation en hind-ainsi que dans ses pattes avant. La sensibilité de la méthode permet la détection des déficits axonales même avant que les déficits moteurs notables peuvent être enregistrées et permet donc la quantification rapide de ces défauts. En outre, la possibilité de tests répétés réduit le nombre d’animaux nécessaires et fournit un aperçu détaillé de la progression des maladies neuromusculaires et neuropathiques à différents endroits dans un animal.
The authors have nothing to disclose.
Cette recherche a été soutenue par la KU Leuven (« Ouverture à l’avenir » et C1), le Fonds pour la recherche scientifique Flandre (FWO-Vlaanderen), la Fondation Thierry Latran l’Association Belge contre les Maladies neuro-Musculaires (AMBM), la dystrophie musculaire Association (MDA), l’Association ALS et l’ALS Liga (Belgique). PVD détient une recherche senior de FWO-Vlaanderen. RP a été pris en charge par des subventions de l’Irlande Central assainissement clinique (CRC) et est actuellement pris en charge l’Université nationale d’Irlande (NUI) et le FWO.
Resuable subdermal needle electrode, Pl/Ir | Technomed | TE/S61-434 | The Needle is 13 mm (0.51") in length, 0.4 mm (27G) in diameter |
Natus electrodiagnostic system | Natus Neurology | UltraPro S100 | EMG device |
Synergy | Natus Neurology | version 20.1.0.100 | EMG software for UltraPro S100 |
Physitem Controller | Rothacher-Medical GmbH | TCAT-2LV | Heating pad |
combi-vet Base Anesthesia System Digital Flowmeter with TEC 3 Vaporize | Rothacher & Partner | CV 30-301-D | Isoflurane Vaporizer and flowmeter |
Iso-Vet 1000 mg/g | Piramal Healthcare UK Limited | AP/DRUGS/220/96 | Isoflurane |
SOD1-G93A mice | The Jackson Laboratory | #002726 | ALS tg and non-tg control littermates, only females |
PrP-hFUS-WT3 mice | The Jackson Laboratory | #017916 | ALS tg and non-tg control littermates, all groups balanced for males and females |
C57BL/6Jax mice | The Jackson Laboratory | #000664 | Non-tg mice for axotomy, male and female |
C61-PMP22 mice | Mouse line was generously donated by Prof. M. Sereda (The Max Planck Institute of Experimental Medicine, Göttingen, Germany). | CMT tg and non-tg control littermates, all groups balanced for males and females |