High-Resolution cartographie endocardique et épicardique optique dans un modèle de moutons de Stretch-Induced fibrillation auriculaire

Ce protocole utilise une cartographie optique à haute résolution spatiale et temporelle afin de comprendre les mécanismes sous-jacents à la fibrillation auriculaire induite par l'étirement. Cette approche est réalisée en premier lieu en explantant un cœur de mouton, puis en le raccordant par l'aorte à un système de perfusion LAN endorf, alimenté par une solution de Tyrods oxygénée en circulation. Une ponction transseptale auriculaire est utilisée pour obturer toutes les orifices veineux, à l'exception de la veine cave inférieure, qui sert à réguler la pression intra-auriculaire.

Ensuite, sous une étirement atrial continu, une fibrillation atriale persistante est induite par stimulation en salves à l’aide d’une électrode située au sommet de l’appendice auriculaire gauche. La dernière étape consiste à cartographier optiquement et électriquement les surfaces épicardiques et endocardiques de l’appendice auriculaire gauche et de la paroi postérieure de l’oreillette gauche à l’aide de caméras CCD à éclairage laser et d’électrodes bipolaires. Les résultats montrent des gradients de fréquence dominante allant de la paroi postérieure de l’oreillette gauche vers l’appendice auriculaire gauche et l’oreillette droite.

En outre, des rotors occasionnels à durée prolongée, dont les centres de rotation se situent dans le domaine de fréquence le plus élevé, sont identifiés. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, comme la cartographie électrique conventionnelle traditionnellement utilisée dans les études d'électrophysiologie humaine, est que la cartographie optique épicardique et endocardique de l'oreillette gauche offre une résolution spatiale et temporelle élevée sur une vaste zone, permettant ainsi le suivi des ondes de fibrillation auriculaire dans diverses régions, y compris celles présentant une fréquence élevée de rotors qui maintiennent la fibrillation auriculaire. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l'électrophysiologie cardiaque et des arythmies cardiaques complexes, telles que quelles sont les particularités des schémas temporels d'activation sous-jacents au maintien de l'arythmie soutenue la plus fréquente en pratique clinique.

Les implications de l'utilisation de cette technique s'étendent à des possibilités thérapeutiques visant soit à prévenir, soit à interrompre la fibrillation auriculaire, grâce à une meilleure compréhension de ses mécanismes. En général, les personnes novices dans cette technique éprouveront des difficultés à exécuter de manière fluide toutes les étapes en un laps de temps raisonnable. Il convient de noter qu'il existe une durée limitée, d'environ quatre heures, pendant laquelle ils isolent.

Le cœur reste dans des conditions adaptées à la cartographie optique des arythmies. Cette procédure exige certaines compétences chirurgicales pour mettre correctement en place le modèle d'étirement atrial, combinées à des compétences techniques pour installer le système de cartographie électrique et optique. Après l'administration d'héparine et l'anesthésie d'un mouton de 35 à 40 kilogrammes au propofol et au pentobarbital, utilisez une thoracotomie pour extraire son cœur.

Connecter le cœur disséqué à un système de perfusion LAN avec une solution de Tyro oxygénée circulante à un pH de 7,4, régler le débit constant entre 240 et 270 millilitres par minute et maintenir la température entre 35,5 et 37,5 degrés Celsius. Commencer par équilibrer la pression intracavitaire dans les deux oreillettes du cœur perfusé. À l’aide d’une ponction transseptale atriale, canuler la veine cave inférieure avec un tube de sortie.

Ensuite, ajustez la pression intra-auriculaire en modifiant la hauteur de la canule de sortie ouverte au-dessus des oreillettes. Scellez maintenant toutes les orifices veineux, y compris le sinus coronaire, la veine cave supérieure et les quatre veines pulmonaires. Lors de l'occlusion des veines pulmonaires, insérez un cathéter dans chacune d'elles afin d'enregistrer des signaux bipolaires provenant des deux électrodes distales à l'aide d'un amplificateur différentiel.

Ensuite, afin de réduire le mouvement du tissu provoqué par la contractilité des myocytes cardiaques, ajoutez 10 micromolaire de statine BLE à la perfusion. Surveillez la pression à l’aide d’un capteur numérique situé à la base de la canule. Ajustez continuellement la hauteur du flux de sortie pour maintenir une pression stable de 12 centimètres de colonne d’eau tout au long de l’expérience.

Enfin, des électrodes bipolaires sont placées sur le toit de l'appendice auriculaire gauche et sur le sommet de l'appendice auriculaire droit. Préparez-vous maintenant à la cartographie optique. Commencez par focaliser une caméra CCD haute résolution et à grande vitesse sur environ 14 centimètres carrés de la paroi libre de l'oreillette gauche.

Ensuite, positionnez une source lumineuse laser afin d'éclairer la région. Introduisez maintenant un endoscope rigide bicanal de 10 millimètres de diamètre à travers la valve mitrale pour obtenir un champ de vision direct à travers la paroi antérieure du ventricule gauche. Mettez l'endoscope au point sur la surface endocardique de l'oreillette gauche postérieure afin de visualiser les quatre veines pulmonaires et le faisceau septal pulmonaire atrial.

Maintenant, montez le boroscope sur une deuxième caméra CCD à l’aide d’un adaptateur d’oculaire et d’un guide de lumière liquide dont le noyau a un diamètre de 0,2 pouce. Installez un laser sur le canal d’excitation du boroscope. Synchronisez l’enregistrement provenant des deux caméras CCD et configurez-les pour délivrer une impulsion TTL carrée qui déclenchera par la suite des enregistrements bipolaires simultanés.

Pour préparer le système à l'enregistrement optique, injecter cinq à 10 millilitres de dif four andep dans le cœur et attendre 10 minutes avant de commencer les enregistrements de cartographie optique. Le D four ANEP PS émet une fluorescence sensible à la tension lors d'une excitation par laser de 532 nanomètres. Après son ajout, procéder immédiatement aux enregistrements de fibrillation auriculaire afin d'induire une fibrillation auriculaire sous étirement auriculaire continu, puis placer l'électrode au-dessus, sur l'appendice auriculaire gauche, pour une stimulation en salves durant la fibrillation auriculaire.

Enregistrez des vidéos de cinq secondes à des intervalles de deux minutes simultanément à partir des deux caméras. Poursuivez l'enregistrement de la fibrillation auriculaire pendant une période de 50 minutes avec les données brutes recueillies, appliquez un filtre passe-haut aux signaux bipolaires à trois hertz et un filtre passe-bas à 35 hertz. Pour analyser à la fois les signaux électriques et optiques, transformez-les à l’aide d’un algorithme de TFD.

Enfin, afin d'identifier les régions présentant de forts taux d'activation et de produire des gradients de fréquence, générez des cartes de fréquence dominante à partir de chaque film optique en utilisant les films de phase obtenus par transformation de Hilbert. Trois classes de motifs d'activation peuvent ainsi être identifiées. Un motif de rotor est caractérisé par la convergence des phases vers un point de singularité persistant pendant plus d'une rotation. Un motif de percée est défini comme un front d'onde apparaissant dans le champ de vision et se propageant vers l'extérieur selon un motif en cible.

Des ondes périodiques organisées spatiotemporellement sont définies comme un minimum de quatre ondes périodiques consécutives émergeant du même emplacement, avec une direction et un intervalle inter-ondes similaires. Au cours de cet épisode représentatif de fibrillation auriculaire, la fréquence dominante la plus élevée était localisée au niveau de la veine pulmonaire inférieure droite de l'oreillette gauche postérieure. La présence de sources à haute fréquence dans l'OGP est conforme aux gradients de fréquence dominante de gauche à droite observés lors des procédures d'ablation dans la fibrillation auriculaire humaine paroxystique proximale.

Une quantification supplémentaire permet d'établir une corrélation spatiale entre les fréquences dominantes les plus élevées et le motif d'activation le plus courant. Parfois, il est possible d'identifier des rotors persistants localisés dans le domaine de fréquence le plus élevé. Dans certains cas, une onde en spirale hélicoïdale, l'équivalent tridimensionnel d'un rotor, est identifiée parce que le centre stable de rotation de l'onde en spirale hélicoïdale reste perpendiculaire à la surface de la zone cartographiée.

Ce rotor a été enregistré à partir de l'endocarde du VAG avec une conduction fibrillaire simultanée en direction de l'OGA. Les données montrent une corrélation avec un gradient de fréquence entre le VAG et l'OGA à neuf et 6,4 hertz respectivement. Les rotors sont généralement plus fréquents dans le VAG que dans l'OGA, ce qui suggère qu'une réentrée dans le VAG joue un rôle essentiel dans le maintien de l'arythmie.

Une fois les méthodes chirurgicales et techniques maîtrisées, cette expérience peut être réalisée en deux à trois heures. Plusieurs points clés sont essentiels pour la réussite de l'expérience.

Tout d'abord, il est essentiel d'empêcher l'air de pénétrer dans le système coronaire rigide. Deuxièmement, il est important d'identifier toutes les veines, artifices et de les obstruer correctement. Troisièmement, il est crucial d'utiliser la quantité minimale possible de colorant fluorescent pour couplage et de réduire au maximum l'exposition à la lumière d'excitation.

Le développement de l'approche de cartographie endocardique et épicardique présentée ici ouvre la voie aux chercheurs pour explorer la dynamique de la propagation des ondes avec un niveau de détail plus élevé qu'auparavant, et dans des modèles animaux hautement pertinents d'arythmies cardiaques complexes.