Le point sur les modèles expérimentaux et leur enseignement

Thierry ODENTGES Tours 2012

Scoliose idiopathique

• 1-3 % de la population• Etiologie inconnue probablement

multifactorielleFacteurs génétiquesFacteurs neurologiques/neuro-sensorielsFacteurs mécaniques

• Exceptionnelle chez les mammifèresCavalier « King Charles » syringomélique

Modèles expérimentaux

• Interventions systémiques ou locales• Espèces variées• Animaux en croissance Processus dynamique et évolutif

• Deux grandes catégoriesEtiologie/physiopathologieCréation d’une déformation rachidienne assimilable à une scoliose (anomalies de croissance des vertèbres et des disques)

Historique

• Von Lesser 19ème siècle Section du nerf phrénique (lapin)

• Nachlas (1950)Agrafage vertébral antérieur (chien)

• Sawin (1980) , Carrey (1964) Sélection de lignées scoliotiques (lapin et poulet)

> 100 modèles animaux publiés depuis

Modèles animaux

• Modèles génétiques• Modèles neurologiques• Modèles neuro-endocriniens• Modèles mécaniques

Modèles génétiques

• Association SIA et Chromosome 1,6,7,12,14 chez l’humain

• Gènes candidats (Technique de synténie) Association et confirmation d’une série de loci associées à

scoliose (homme/souris)Mutation du syndrome de VACTER (souris)(ky) knock-out mouse : myopathie dégénérative Chondrodystrophies

Modèle génétique : le guppy(Poecilia Reticulata)

• Etudes des facteurs primaires impliqués sans les facteurs gravitationnels• Sélection d’un locus (QTL) contrôlant la susceptibilité (fréq.-int.-localisation)• 100 gènes dont le récepteur de la mélatonine

• Déformation spontanée, croisement facile, croissance rapide

Modèles génétiques• Asymétrie de croissance Convexité/concavitéCorps vertébral/éléments postérieurs

• Souris FGFR3 « knock-out »Queue élargieZones de croissance anormalement développéesGigantisme

Modèles génétiques

• Souris FGFR3 « knock-out »Déformation scoliotiqueSurvient lors du pic de croissance fémoral

Modèles génétiques : enseignement

• Plusieurs gènes impliquésDéveloppement neurologiqueCroissanceMélatonine

Poussée de croissance

Modèles animaux

• Modèles génétiques• Modèles neuro-endocriniens• Modèles mécaniques• Contrainte externe/interne

Système neuro-endocrinien

• Poulet pinéalectomisé• Rôle de la mélatonine

(correction si administration)• Non transposable chez les

mammifères quadrupèdes et chez les primates

• Transposable chez le rat et la souris C57BL/6J bipède

Modèles neuro-endocriniens

• Pas transposable chez le singe et le quadrupède• DifférencesAnatomiques (amphiarthrose chez le poulet)Distribution des récepteurs à la mélatonine Développement de la biologie moléculaire

Récepteur mélatonine

Modèles animaux

• Modèles génétiques• Modèles neuro-endocriniens• Modèles neurologiques• Modèles mécaniques

MODELES NEUROLOGIQUES

• Nombreux modèlesInjection intraspinale du virus de la polio (singe)Rhizotomie dorsale (lapin-singe…)• Anomalies associées à la convexité

de la déformation• Proportionnelles à l’atteinte des

cordons postérieurs et du système proprioceptif

• Fragilité de la jonction thoraco-lombaire

Modèles neurologiques : système vestibulaire

• Excision du labyrinthe chez le Xenope au stade larvaire (prémétamorphique)

Modèles neurologiques : système vestibulaire

• Absence de compensation par le système nerveux proprioceptif

Modèles mécaniquesTroubles de croissance

• Contrainte externePlâtre-corsetFixateur externe• Contrainte interneA distance du rachisEpiphysiodèse du cartilage neuro-centalContrainte rachidienne antérieure ou postérieure

Contrainte externe

• Petits animaux (rat-lapin)• Caractéristiques

morphologiques et histologiques similaires à AISStructuralisation si > 8 semainesAccentuation des déformations chez le rat bipèdeAuto-agravation > 30°

Rat Tail

• Etude du remodelageConfirmation des lois de Hueter-Wolkmann/WolffMontage statiques/dynamiques homéostasie discale et vertébrale

Epiphysiodèse du cartilage neuro-central

• Création d’une déformation• Comparaison vissage postéro-

antérieur vs antéro-postérieur+++PA : asymétrie de croissance + scolioseAP : asymétrie de croissance pédiculeLésions tissulaires nerveuses associées +++

Contraintes postérieures asymétriques

• Efficacité si précoce• Résection large tissulaire pour obtenir une

déformation

Rachis quadrupède

• Quadrupède : Forces 3X• Contraintes en cyphose

Rachis humainHumain : seul véritable bipèdeForces gravitaires au dessus du pelvisContrainte postérieure

Modèles mécaniques

• Développés à des fins de correction chirurgicale

• Influence anatomie et biomécanique • Lésions associées (anatomique+neurologique)

Modèles expérimentaux

• Aucun ne reproduit la scoliose humaine• Questions >>>> réponses• Pièces de puzzle• Effets collatéraux (FGFR3, Laminectomie…)• Intérêt en association avec une recherche

scientifique

Contrainte interne