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Method Article
Ce protocole présente une méthode pour induire une lésion d’ischémie-reperfusion mésentérique et visualiser les pièges extracellulaires neutrophiles (TNE) dans les veinules mésentériques à l’aide de la microscopie intravitale. Le flux sanguin dans l’artère mésentérique supérieure a été limité pendant 1 h, suivi d’une reperfusion, permettant une quantification directe de l’adhésion leucocytaire et de la NETose.
L’ischémie-reperfusion intestinale (I/R) est une affection aiguë caractérisée par des lésions tissulaires résultant d’un flux sanguin restreint vers les vaisseaux mésentériques, entraînant des pathologies locales et systémiques de mauvais pronostic. L’ischémie et la reperfusion déclenchent toutes deux une série de réponses cellulaires et moléculaires, les cellules inflammatoires servant de régulateurs clés de la pathologie. Ces interactions avec l’endothélium ischémique sont médiées par de multiples récepteurs d’adhésion. Plusieurs modèles animaux ont été établis pour imiter cette pathologie et étudier les voies moléculaires impliquées. Dans cette étude, un modèle microchirurgical de lésion I/R est combiné à la microscopie intravitale pour visualiser le roulement des leucocytes, l’adhésion et la formation de pièges extracellulaires neutrophiles (NET). Ce modèle est appliqué à des souris transgéniques déficientes en PAR1 endothélial (F2r) afin d’évaluer l’impact de PAR1 sur le roulement des leucocytes et la formation de TNE 1 h après l’ischémie et immédiatement après la reperfusion. In vivo, la coloration leucocytaire à l’orange acridine a été utilisée, et les TNE ont été visualisées à l’aide d’une coloration aux acides nucléiques. Il est intéressant de noter que l’adhésion réduite des leucocytes et la formation de TNE ont été observées chez des souris dépourvues du récepteur endothélial PAR1. Ce modèle permet l’analyse in vivo des principaux régulateurs impliqués dans les lésions I/R.
L’ischémie mésentérique aiguë (IAM) est une pathologie rare1 à haut risque de mortalité2, caractérisée par une réduction du flux sanguin dans le mésentère due à une thrombolite dans l’axe cœliaque, ou dans l’artère mésentérique supérieure ou inférieure. Dans 60 à 70 % des cas, les occlusions aiguës de l’artère mésentérique supérieure dues à une thrombose ou à une embolisation sont responsables d’une ischémie intestinale aiguë3. En revanche, dans 5 à 15 % des cas, la thrombose veineuse mésentérique explique une ischémie mésentérique impliquant la veine mésentérique supérieure et, plus rarement, la veine mésentérique inférieure4. L’hypoxie et la malnutrition résultant de l’ischémie entraînent des troubles du métabolisme énergétique au niveau cellulaire5. Par exemple, une fonction mitochondriale altérée active plusieurs voies de signalisation, initiant des mécanismes de mort cellulaire6. Bien que la reperfusion rapide permette la restauration du métabolisme aérobie, la restauration du flux sanguin vers une région ischémique provoque souvent des lésions tissulaires étendues dues à la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS)7, à la surcharge calcique8, au dysfonctionnement endothélial9 et aux réponses inflammatoires10.
De nombreux modèles animaux expérimentaux utilisant l’occlusion vasculaire temporaire de l’artère mésentérique supérieure ont été établis pour élucider les mécanismes moléculaires lors d’une lésion d’ischémie-reperfusion (I/R)11. L’utilisation de tels modèles en combinaison avec la microscopie intravitale (MIV) est fondamentale pour mieux comprendre les interactions cellulaires sous-jacentes et la progression de la maladie11. Un dysfonctionnement de la barrière intestinale est observé peu de temps après l’ischémie12, l’épithélium perdant son intégrité13, entraînant une translocation bactérienne vers des sites extra-intestinaux tels que les ganglions lymphatiques mésentériques, la rate, le foie et les reins12,14. La reperfusion aggrave encore la lésion de la muqueuse15. Une réponse inflammatoire dans les artérioles se manifeste par l’adhésion ferme et roulante des leucocytes sur la couche de cellules endothéliales, qui dépend de molécules telles que la L-sélectine16, la P-sélectine (CD62P)17, les plaquettes GPIIb/IIIa et le fibrinogène18. Il est intéressant de noter que l’adhésion des leucocytes aux veinules mésentériques est influencée par la présence du microbiote intestinal19 et de la signalisation10 du récepteur 4 de type Toll. Les lésions I/R déclenchent également la formation de pièges extracellulaires (NET) de neutrophiles10. Le ciblage thérapeutique de l’ADN extracellulaire, provenant de leucocytes activés tels que les neutrophiles, améliore l’issue des lésions intestinales I/R20. Dans le foie, les lésions I/R sont déclenchées par les microphagesrésidents 21, et l’inhibition des microARN atténue considérablement l’apoptose22. Il convient de noter que les lésions I/R dans le mésentère entraînent une dysbiose intestinale, qui est réversible et résolue après revascularisation23.
L’endothélium est également influencé par les effets néfastes des lésions I/R, les ROS jouant un rôle central dans le processus24. L’adhésion des leucocytes à la couche cellulaire endothéliale, des lésions endothéliales et des altérations du métabolisme de l’oxyde nitrique (NO) sont observées9. Cependant, les voies moléculaires impliquées n’ont pas encore été pleinement explorées.
Le récepteur 1 activé par la protéase (PAR1, F2r) est un récepteur membranaire exprimé par une variété de cellules, y compris les cellules endothéliales, et est activé pendant les conditions inflammatoires25. Son activation se produit lorsque les protéases à sérine clivent le récepteur à l’extrémité N-terminale, exposant le ligand attaché qui, à son tour, active le récepteur en se liant à la deuxième boucle extracellulaire de la molécule26. La voie de signalisation EPCR)-PAR1 du récepteur de la protéine C endothéliale a un impact sur l’homéostasie endothéliale du NO et facilite le rétablissement du flux sanguin dans l’ischémie périphérique27.
Dans cette étude, la lésion I/R a été appliquée à un modèle de souris génétique caractérisé par un déficit en PAR1 spécifique des cellules endothéliales afin de visualiser le roulement des leucocytes, l’adhésion et la formation de TNET. La combinaison d’un modèle génétique de souris et d’une microscopie intravitale après une microchirurgie I/R fournit des informations précieuses en mettant en évidence les types de cellules spécifiques impliqués dans la progression de la maladie. L’application des lésions I/R à des modèles génétiques de souris est essentielle pour identifier des cibles thérapeutiques potentielles qui peuvent être utilisées pour améliorer l’évolution de la maladie. De plus, l’importance de PAR1 endothélial dans NETosis a été démontrée.
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Toutes les procédures impliquant des souris ont été approuvées par le comité local de législation sur les animaux (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz, Coblence, Allemagne ; G21-1-041). B6 mâle et femelle âgés de 6 à 8 semaines. Des souris FVB-F2rtm1a(EUCOMM) Tg/Cdh5-cre)7Mlia/Tarc ont été utilisées pour l’étude. La régulation spécifique des cellules endothéliales de F2r (PAR1) se produit via le promoteur VE-Cadherin Cre28. Dans cette étude, flox-F2r x VE-Cadherin Cre+ (F2RΔEC) a montré une expression réduite de F2r (PAR1) sur les cellules endothéliales, et flox-F2r x VE-Cadherin Cre- (WT) expriment des niveaux endothéliales normaux de F2r (PAR1). Les détails des réactifs et de l’équipement utilisés dans cette étude sont énumérés dans la table des matériaux.
1. Préparation à l’opération
2. Préparation des animaux
3. Intervention chirurgicale
4. Microscopie à épifluorescence vidéo intravitale à grande vitesse
5. Isolement des cellules endothéliales hépatiques (LEC) et RT-PCR quantitative
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Pour étudier les effets dépendants des cellules endothéliales sur le roulement et l’adhésion des leucocytes ainsi que sur la formation de NET, l’efficacité du déficit en F2r inductible par VE-Cadherin Cre a été initialement examinée dans les cellules endothéliales. Le tri magnétique des cellules a été utilisé pour isoler les cellules endothéliales hépatiques. Par la suite, l’ARN a été isolé, suivi d’une PCR quantitative en temps réel (qRT-PCR). Les so...
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La lésion mésentérique I/R combinée à la microscopie intravitale a été appliquée à un modèle murin génétique de déficit en F2r (PAR1) dans les cellules endothéliales pour l’analyse in vivo des leucocytes et des TNE après 1 h d’ischémie. Le modèle de lésion mésentérique I/R est fréquemment utilisé chez les rongeurs, les temps d’ischémie et de reperfusion variant de quelques minutes à plusieurs heures23,31
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Les auteurs ne divulguent aucun conflit d’intérêts.
C.R. remercie le financement de la Forschungsinitiative Rheinland-Pfalz et ReALity (projet MORE), du BMBF Cluster4Future CurATime (projet MicrobAIome ; 03ZU1202CA), de la Wilhelm Sander-Stiftung (n° 2022.131.1) et du Fonds d’innovation Deutsche Zentren der Gesundheitsforschung (DZG) « Microbiome » (81X2210129). C.R. est scientifique au Centre allemand de recherche cardiovasculaire (DZHK). C.R. est membre du Center for Translational Vascular Biology (CTVB), du Research Center for Immunotherapy (FZI) et du Potentialbereich EXPOHEALTH de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence. C.R. est membre de l’Unité de Recherche DFG 5644 INFINITE (RE 3450/15-1). C.R. a reçu une bourse du Collège de recherche Gutenberg de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence. K.K. est soutenu par le programme d’excellence « Promotion des femmes scientifiques » de la DZHK et est membre de Young DZHK. Z.G et O.D. sont doctorants à l’École de recherche en biomédecine translationnelle de Mayence (TransMed).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acridine orange | Sigma-Aldrich | A-6014 | |
96-well plate Multiply PCR-Platten | Sarstedt | 721977202.00 | |
Anaesthesia Systems for Rodents | GROPPLER medizintechnik | Uni Vet -Porta T-8 | |
Aqua ad injectabilia IVM | B Braun Melsungen | 53402101 | |
black dough | Staedtler | modelling clay | |
CD146 Microbeads, mouse | Miltenyi Biotec | 130-092-007 | |
cellSens | Olympus | Olympus cellSense Dimension Desktop 2.3 | software |
charge-coupled device camera | Hamamatsu Photonics | ORCA-R2 | camera |
cotton swabs | Böttger | 09-119-9100 | |
Curved Hemostat 125mm/5" | Indigo Instruments | 22466 | |
Depilatory cream | Balea | not applicable | |
Dorbene Vet | zoetis | ||
Dumont Forceps | Fine Science Tools | 11251-35 | |
Ethanol p.a. 99,5 % | Roth | 5504.20 | |
Extra Narrow Scissors – Straight/Sharp-Sharp/10.5 | FST | 14088-10 | |
Fentanyl | Janssen-Cilag GmBH | ||
Forceps "Dumont #5" (Inox, tip 0.1mm, length 11 cm) | FST | 11251-20 | |
GentleMACS C Tubes | Miltenyi Biotec | 130-093-236 | |
Graphpadprism | Graphpad | Prism 10 | software |
isoflurane | Piramal | 4150097146757.00 | |
iTaq UniversalSYBR Green Supermix 10x5ml | BioRad | 1725125.00 | |
Leukofix medical tape | BSNMedical | 0213600 | |
Liver Dissociation Kit, mouse | Miltenyi Biotec | 130-105-807 | |
LS-Separation columns MACS | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
MACS Smart Strainer 100 µm | Miltenyi Biotec | 130-098-463 | |
Microseal B Seal Seals | Biorad | MSB1001 | |
Midazolam | hameln | 5918501.00 | |
NaCl | Braun | 2350748 | |
Needle holder | FST | 12001-13 | |
Nonabsorbable Braided Silk Suture, Size: 7/0, 91 Meters | Fine Science Tools | 18020-70 | |
Olympus BX51WI fluorescence microscope | Olympus | microscope | |
PCR for Tube Strips | Sarstedt | 72985002.00 | |
PCR Tube Lids | Sarstedt | 65989002.00 | |
Plyethylene Catheter | Smith Medical Deutschland GmbH | 800/100/100 | |
Prolene (8648G), Polypropylen 6-0, Nahtmaterial | Johnson & Johnson Medical GmbH | 8695H | |
Relia Prep RNA Miniprep Systems | Promega | Z6112 | |
Reverse Tanscription Kit (High Capacity cDNA) | Applied Biosystems | 4368813.00 | |
School scale | KERN & SOHN GmbH | EMB 500-1 | |
Spring Scissors - Angled to Side | FST | 15006-09 | |
Stereo microscope | Leica | M50 | |
Straight Hemostats 135mm/5.5" | Indigo Instruments | 22468 | |
Syringe 1 mL | Braun | 9166017V | |
SYTOX Orange | Thermo Fisher Scientific | S11368 | |
Temperature Controller TC-1000 | FMI Föhr Medical Instruments GmbH | not applicable | |
Tissue Forceps - 1x2 Teeth | FST | 18057-14 | |
vascular clamp | Fine Science Tools | 18055-02 | |
Vetiva mini | WAHL | 1584-0480 |
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