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Method Article
Les microvésicules excrétées par la membrane plasmique agissent comme des effecteurs cellulaires. Les microvésicules de la rate (SMV) sont des marqueurs de substitution des conditions physiopathologiques. Chez les rats et les souris, le contenu et les propriétés du SMV caractérisent le vieillissement ou l’inflammation et sont modifiés par les traitements cytoprotecteurs, ce qui en fait un outil de surveillance précieux mais abondant pour la recherche préclinique.
Les microvésicules (MV) sont des fragments submicroniques libérés par la membrane plasmique des cellules activées qui agissent comme des effecteurs cellulaires pro-inflammatoires et procoagulants. Chez le rat, les MV de la rate (SMV) sont des marqueurs de substitution des conditions physiopathologiques. Des études in vitro antérieures ont démontré que Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis), un pathogène parodontal majeur, permet l’excrétion endothéliale et l’apoptose, tandis que le lipopolysaccharide (LPS) favorise l’excrétion des microvésicules dérivées des splénocytes (SMV). Des études in vivo ont montré la faisabilité d’un contrôle pharmacologique de l’excrétion du SMV. Le présent protocole établit une procédure normalisée pour isoler les SMV spléniques à partir du modèle d’infection aiguë murine à P. gingivalis . L’infection à P. gingivalis a été induite chez de jeunes souris C57BL/6 par injection intrapéritonéale (trois injections de 5 x 107 bactéries/semaine). Après deux semaines, les rates ont été recueillies, pesées et les splénocytes ont été comptés. Les SMV ont été isolés et quantifiés par des tests de protéines, d’ARN et de prothrombinase. La viabilité cellulaire a été évaluée à l’aide de colorants d’exclusion à l’iodure de propidium ou au bleu de trypan. Après l’extraction des splénocytes, le nombre de neutrophiles a été obtenu par cytométrie en flux après 24 h de culture de splénocytes. Chez les souris injectées de P. gingivalis, une augmentation de 2,5 fois du poids de la rate et une augmentation de 2,3 fois du nombre de splénocytes ont été observées, tandis que le nombre de neutrophiles a été multiplié par 40. La viabilité cellulaire des splénocytes de souris injectées de P. gingivalis variait de 75 % à 96 % et diminuait de 50 % après 24 h de culture, sans aucune différence significative par rapport aux témoins non exposés. Cependant, les splénocytes de souris injectées libèrent des quantités plus élevées de MV par dosage de la prothrombinase ou par mesure des protéines. Les données démontrent que les SMV procoagulants sont des outils fiables pour évaluer une réponse précoce de la rate à l’infection intrapéritonéale à P. gingivalis .
Les microvésicules (MV), également appelées microparticules ou ectosomes, sont des fragments de membrane plasmique d’un diamètre de 0,1 à 1,0 μm libérés dans les fluides corporels et l’espace extracellulaire en réponse à divers stimuli cellulaires. D’abord identifiés comme des poussières plaquettaires exposant des phospholipides procoagulants, principalement de la phosphatidylsérine (PSer), les MV constituent une surface supplémentaire pour l’assemblage des complexes de coagulation sanguine 1,2. Le rôle clé des MV circulants en tant qu’effecteurs procoagulants a été démontré chez des patients atteints du syndromede Scott 2, une maladie génétique rare qui entraîne une exposition dysfonctionnelle au PSer et des saignements (Figure supplémentaire 1). Les MV ont été largement étudiés en tant que biomarqueurs circulants du risque thrombotique dans les maladies chroniques associées à des troubles cardiovasculaires tels que le diabète, les maladies rénales chroniques, la prééclampsie et l’hypertension 3,4. Ils sont actuellement reconnus comme de véritables effecteurs cellulaires dans les fluides ou les tissus d’organes comme le myocarde1. Parce qu’ils transportent des protéines actives, des lipides et des miARN, ils modulent à distance les réponses vasculaires telles que l’hémostase, l’inflammation, l’angiogenèse vasculaire et la croissance vasculaire ou le remodelage tissulaire5.
Alors que les études cliniques examinent la valeur pronostique des MV concernant les facteurs de risque, les MV isolés dans les fluides ou les tissus du patient permettent d’évaluer ex vivo leurs propriétés effectrices6. Le déchiffrage des mécanismes régissant la biogenèse des MV et les capacités de diaphonie est généralement réalisé dans des modèles de culture cellulaire pour identifier les molécules actives exposées ou encapsulées dans les MV et leur signalisation en aval. Les interactions MV avec les cellules cibles dépendront de la liaison protéine/protéine membranaire, lorsque des contre-ligands appropriés sont disponibles et/ou de la fusion lipidique7.
Dans des conditions physiologiques, les MV circulant dans le plasma proviennent principalement des cellules vasculaires, comme l’identifient les marqueurs de différenciation des clusters de lignées (CD)8,9. Cependant, en pathologie, notamment dans le cancer10 et le rejet de greffe11,12, les MV sont éliminés des tissus endommagés et présentent des caractéristiques procoagulantes et pro-inflammatoires nocives. Ceux-ci sont détectés dans la circulation systémique, ce qui en fait des sondes utiles pour surveiller les thérapies de protection ou de rajeunissement, et les cibles pharmacologiques possibles13. Étant donné que les MV circulent comme un pool de stockage dynamique reflétant l’homéostasie des cellules vasculaires et tissulaires dans la santé et la maladie, une meilleure compréhension de leur action à distance doit également être étudiée in vivo, après une injection IV ou une instillation nasale chez de petits animaux14,15. En effet, les MV ont été considérés comme des contributeurs majeurs aux voies complexes couplant l’inflammation exagérée et la thrombose16.
La parodontite est une maladie inflammatoire d’origine infectieuse affectant les tissus de soutien des dents17,18 et est associée à un risque thrombotique. Elle se caractérise par des saignements gingivaux, une destruction de l’os alvéolaire, une mobilité dentaire et peut finalement entraîner la perte de dents. La parodontite est très répandue dans le monde entier et touche plus de 50 % de la population, dont 11 % présentent une forme sévère19. La parodontite est induite par une dysbiose bactérienne des biofilms sous-gingivaux, qui soutiennent une réponse inflammatoire exacerbée qui déclenche la destruction des tissus20. Au cours de la dernière décennie, la parodontite a été liée à des maladies systémiques telles que les troubles cardiovasculaires, le diabète et la polyarthrite rhumatoïde. Les explications possibles sont l’action des agents pathogènes parodontaux à distance et/ou l’augmentation de l’inflammation systémique médiée par les cytokines pro-inflammatoires telles que l’interleukine (IL-1, IL-6) et le TNF-α21,22.
Parmi les agents pathogènes associés à l’apparition et au développement de la parodontite, Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis)23 est présent dans la plupart des lésions graves qui récoltent plusieurs facteurs de virulence, y compris les lipopolysaccharides (LPS)24 induisant des réponses inflammatoires médiées par les récepteurs de type Toll (TLR)25 et le recrutement de neutrophiles et de leucocytes polymorphonucléaires (PMN) sur le site de l’infection initiale26. Le LPS de P. gingivalis active TLR-4 ou TLR-2, facilitant la détection immunitaire et l’évasion de la survie bactérienne27. Au niveau vasculaire, l’activation de TLR2 par le LPS est associée à l’immunothrombose. La capacité unique de P. gingivalis à déclencher la signalisation TLR-2 tandis que la reconnaissance dépendante de TLR-4 est significativement altérée favorise une infection persistante de bas grade28,29.
Les procédures in vivo pour étudier les réponses MV à l’infection chronique et durable d’un agent pathogène de bas grade sont rares. Les approches méthodologiques pour l’extraction des MVs tissulaires sont peu décrites dans la littérature et concernent généralement la récolte de MVs à partir de tissus pathologiques comme les tumeurs solides, la stéatose hépatique, les plaques d’athérothrombotique, ou les greffes 11,29,30, tandis que la rate détecte les bactéries et les virus dans la circulation sanguine. Il stocke également les érythrocytes, les plaquettes, les lymphocytes, les monocytes, les basophiles et les éosinophiles impliqués dans la réponse immunitaire. Les granulocytes comme les neutrophiles de la pulpe rouge génèrent également des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et des protéases qui détruisent les agents pathogènes et empêchent l’infection de se propager31,32. Étonnamment, et au meilleur de notre connaissance, les MV de la rate ne sont pas étudiées dans le contexte des agressions tissulaires induites par des agents pathogènes. Il existe un besoin mondial non satisfait d’étudier les variations des MV tissulaires en physiopathologie.
Les données in vitro de notre laboratoire ont montré que le LPS induit l’excrétion de MV procoagulants à partir des splénocytes de rat, ce qui provoque à son tour la sénescence de cellules endothéliales coronaires en culture et un phénotype endothélial procoagulant pro-inflammatoire et pro-inflammatoire consécutif11. La faisabilité du contrôle pharmacologique des MV de la rate a été démontrée après le traitement de l’animal avec une formule optimisée d’oméga-3. Le gavage oral de rats d’âge moyen et âgés s’est avéré protecteur à la fois contre l’excrétion de MV procoagulants par les splénocytes et contre leurs propriétés nocives prosénescentes envers l’endothéliumcoronaire 33.
Par rapport au sang, la rate offre l’avantage d’être une source importante de leucocytes chez un individu. De plus, un axe splénique-cardiaque a récemment été proposé 3,34, faisant de la rate un contributeur possible au risque cardiovasculaire lié à l’infection d’intérêt bénéfique pour le contrôle pharmacologique. L’évaluation des propriétés ou de la libération des SMV est essentielle pour comprendre les réponses induites par les agents pathogènes ou inflammatoires. Il est intéressant de noter qu’elle peut être réalisée chez les animaux traités et dans différents modèles physiopathologiques (âge, hypertension, diabète). En effet, en comparant des rats d’âge moyen et des ratsâgés 33, les différences dans les propriétés et la libération des MV de la rate peuvent être mises en évidence après une simple culture de splénocytes de 24 heures.
Compte tenu des preuves ci-dessus de l’altération des propriétés effectrices des MV de la rate avec l’état physiopathologique et de la faisabilité de leur contrôle pharmacologique chez le rat, un protocole normalisé est décrit ici pour l’isolement des MV de la rate murine. La procédure s’adapterait mieux aux études approfondies des mécanismes in vivo soutenant les effets médiés par les SMV, éventuellement chez les souris modifiées. La procédure a été établie chez des souris C57BL/6 à l’aide d’une infection intrapéritonéale locale par P. gingivalis, afin d’établir la preuve d’une action à distance de l’agent pathogène sur les propriétés effectrices du MV de la rate (SMV).
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Tous les protocoles expérimentaux ont été approuvés et ont suivi les directives pertinentes du Comité d’éthique local (APAFIS#28745-2020121815051557) et des soins aux animaux de l’Université d’origine et de l’INSERM. De jeunes souris mâles C57BL/6, âgées de 6 à 8 semaines, ont été utilisées pour les expériences. Les souris ont été régulièrement examinées pour évaluer la douleur et le stress, et leur poids a été surveillé quotidiennement. Sauf indication contraire, tous les tampons et solutions d’extraction doivent être stériles et à température ambiante.
1. Préparation des animaux
2. Extraction des splénocytes
3. Élimination des érythrocytes par choc osmotique
4. Ajustement de la concentration en splénocytes isolés
5. Isolement des microvésicules splénocytaires
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Les données fournies donnent une représentation complète de l’ensemble de la procédure, en utilisant deux conditions animales principales : contrôler les jeunes souris C57BL/6 non traitées et leurs compagnons de portée soumis à six injections intrapéritonéales (IP) de PG tous les 2 jours, pendant 2 semaines. Ils montrent également l’action à distance d’une injection intrapéritonéale de PG sur la réponse de la rate après 2 semaines. Les microvésicules splénocytaire...
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La présente étude confirme que la rate est une source majeure et fiable de MV ayant une pertinence physiopathologique par rapport à d’autres sources comme le sang, de volume limité chez la souris. À condition que des précautions soient prises, la méthode est facile à mettre en place et ne nécessite pas d’équipement coûteux. Étant donné qu’il n’existe pas d’autre méthode que l’évaluation in vivo , le modèle actuel semble être une méthode précieuse p...
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Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Les auteurs sont redevables à Claudine Ebel du Service commun de cytométrie en flux (Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Strasbourg) pour l’assistance experte et la formation à l’analyse complexe de cytométrie en flux de la rate et à Ali El Habhab pour la formation initiale sur le marquage des cellules de rate du rat. Deniz Karagyoz a aidé à creuser pour rassembler la littérature. Ce travail a été en partie soutenu par deux bourses ANR COCERP (N°A17R417B), ENDOPAROMP (N°ANR-17-CE17-0024-01).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
2 mL tubes type Eppendorf | Dutscher | 54816 | Conical bottom stériel microtubes |
Allegra 64 R Centrifuge | Beckman Coulter | ||
Automatic cell counter | Biorad | ||
Bovine serum albumin | Euromedex | 04-100-812-E | Prepared, filtered with 0.22 µm sieve and stored at 4 °C under sterile conditions by using the following formulas: 2 mM EDTA, 0,5% BSA and sterile PBS |
CD11 (Mac-1) | e-Biosciences | 45-00112-80 | Conjugated to eFluor 450; λmax excitation 405 nm λmax emission 445 nm |
CD16/32 | BD Biosciences | 553142 | unconjugated |
EDTA | Calbiochem | Calbiochem | S 6381-92-6 |
Falcon tube | Cell star | 227261 | 50 mL |
Fetal Bovine serum | Dutscher | S1810-500 | Batch number = S14028S1810 |
Fortessa Aria | BD Biosciences | for cell sorting | |
Fortessa flow cytometer | Becton-Dickinson. | ||
Fungizone | PAN biotech | P06-01050 | |
HBSS | Gibco | 14175-053 | Without phenol red, without Ca+2 and Mg+2 |
ICAM-1 | abcam | ab171123 | |
LYG-6 (Gr-1) | BD Biosciences | 566218 | Conjugated to BUV395; λmax excitation 348 nm, λmax emission 395 nm |
Lysis buffer erythrocytes (ACK) | Sigma | Prepared, filtered with 0.22 µm sieve and stored at 4°C under sterile conditions by using the following formulas: NH4Cl, 0.15 M (molarity), 53.491 (mw) 4 g KHCO3 1 mM (molarity) 100.115 (mw), 50 mg EDTA 0.1 mM (molarity), 292.24 (mw), 14.6 g pH: 7.2–7.4 | |
NanoDrop 1000 spectrophotometer | Thermoscientific | ||
PBS | Lonza | 17-516F | Without Ca+2 and Mg+2 |
Plastic petri dish | 100 mm | ||
Polystyren tube | Falcon | 352070 | |
q-Nano Gold | iZON science | ||
RPMI 1640 culture medium: 2 g/L glucose | PAN biotech | p04-18047 | Supplemented withsupplemented with Streptomycin (100 U/mL) /Penicillin (100 U/mL), Fungizone (250 mg/mL), L-glutamine (2 mM) and FBS 10%. |
Scalpels | |||
Sieve Nylon | Falcon USA | 352360 | 100 µm |
Streptomycin/Penicillin | PAN biotech | P06-07100 | |
Syringe | 2 mL | ||
Trypan Blue | Biorad | 1450013 | |
VCAM1 | abcam | ab215380 |
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