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* Ces auteurs ont contribué à parts égales
Un protocole efficace pour le tri cellulaire activé par fluorescence (FACS) est présenté ici des cellules satellites musculaires des membres de souris, adapté à l’étude de la régulation de la transcription dans les fibres musculaires par clivage sous cibles et libération par nucléase (CUT&RUN).
Les analyses à l’échelle du génome avec des populations de petites cellules constituent une contrainte majeure pour les études, en particulier dans le domaine des cellules souches. Ce travail décrit un protocole efficace pour l’isolement des cellules satellites du muscle du membre, un tissu à haute teneur en protéines structurelles. Les muscles des membres disséqués de souris adultes ont été perturbés mécaniquement par hachage dans un milieu complété par de la dispase et de la collagénase de type I. Lors de la digestion, l’homogénat a été filtré à travers des tamis cellulaires et les cellules ont été mises en suspension dans un tampon FACS. La viabilité a été déterminée à l’aide d’une coloration de viabilité réparable, et les cellules satellites immunocolorées ont été isolées par FACS. Les cellules ont été lysées avec Triton X-100 et les noyaux libérés ont été liés à des billes magnétiques de concanavaline A. Des complexes noyau/billes ont été incubés avec des anticorps contre le facteur de transcription ou les modifications d’histones d’intérêt. Après les lavages, les complexes noyau/billes ont été incubés avec la protéine A-micrococcique nucléase, et le clivage de la chromatine a été initié avec CaCl2. Après l’extraction de l’ADN, des banques ont été générées et séquencées, et les profils de liaison aux facteurs de transcription à l’échelle du génome et de modifications des histones covalentes ont été obtenus par analyse bioinformatique. Les pics obtenus pour les différentes marques d’histones ont montré que les événements de liaison étaient spécifiques aux cellules satellites. De plus, l’analyse des motifs connus a révélé que le facteur de transcription était lié à la chromatine via son élément de réponse apparenté. Ce protocole est donc adapté pour étudier la régulation des gènes dans les cellules satellites musculaires des membres de souris adultes.
Les muscles striés squelettiques représentent en moyenne 40 % du poids de l’ensemble du corps humain1. Les fibres musculaires présentent une capacité remarquable de régénération en cas de blessure, qui est décrite par la fusion des myocytes nouvellement formés et la génération de nouvelles myofibres qui remplacent celles endommagées2. En 1961, Alexander Mauro a signalé une population de cellules mononucléées qu’il a appelées cellules satellites3. Ces cellules souches expriment le facteur de transcription apparié boîte 7 (PAX7), et sont situées entre la lame basale et le sarcolemme des fibres musculaires4. Il a été rapporté qu’ils exprimaient le cluster de différenciation 34 (CD34 ; un marqueur hématopoïétique, progéniteur endothélial et marqueur de cellules souches mésenchymateuses), l’intégrine alpha 7 (ITGA7 ; un marqueur de muscles lisses, cardiaques et squelettiques), ainsi que le récepteur de chimiokines C-X-C de type 4 (CXCR4 ; un marqueur lymphocytaire, hématopoïétique et de cellules satellites)5. Dans des conditions basales, les cellules satellites résident dans un microenvironnement particulier qui les maintient dans un état de repos6. Lors d’une lésion musculaire, ils s’activent, prolifèrent et subissent une myogenèse7. Cependant, ne contribuant qu’à une fraction mineure du nombre total de cellules musculaires, leurs analyses à l’échelle du génome sont particulièrement difficiles, en particulier dans des contextes physiologiques (<1% du nombre total de cellules).
Diverses méthodes d’isolement de la chromatine à partir de cellules satellites ont été décrites, qui impliquent l’immunoprécipitation de la chromatine suivie d’expériences de séquençage parallèle massif (ChIP-seq) ou de clivage sous cibles et marquage (CUT&Tag). Néanmoins, ces deux techniques présentent des limites importantes qui restent incontestées. En effet, le ChIP-seq nécessite une grande quantité de matière première pour générer suffisamment de chromatine, dont une grande partie est perdue lors de l’étape de sonication. CUT&Tag est plus approprié pour un faible nombre de cellules, mais génère plus de sites de clivage hors cible que ChIP-seq en raison de l’activité de la transposase Tn5. De plus, étant donné que cette enzyme a une forte affinité pour les régions ouvertes de la chromatine, l’approche CUT&Tag pourrait être utilisée préférentiellement pour analyser les modifications des histones ou les facteurs de transcription associés à des régions du génome activement transcrites, au lieu de l’hétérochromatine réduite au silence 8,9.
Nous présentons ici un protocole détaillé qui permet l’isolement des cellules satellites musculaires des membres de souris par FACS pour le clivage sous les cibles et la libération à l’aide de l’analyse de nucléase (CUT&RUN)10,11. Les différentes étapes impliquent la perturbation mécanique des tissus, le tri cellulaire et l’isolement des noyaux. L’efficacité de la méthode, en ce qui concerne la préparation d’une suspension cellulaire viable, a été démontrée par la réalisation d’une analyse CUT&RUN pour les modifications covalentes des histones et les facteurs de transcription. La qualité des cellules isolées rend la méthode décrite particulièrement intéressante pour la préparation de la chromatine qui capture fidèlement l’état d’occupation génomique natif, et est susceptible d’être adaptée pour capturer la conformation chromosomique en combinaison avec le séquençage à haut débit à des loci spécifiques (4C-seq) ou à des niveaux à l’échelle du génome (Hi-C).
Les souris ont été gardées dans un bâtiment d’élevage accrédité, conformément aux directives nationales en matière de soins aux animaux (directive 86/609/CEE de la Commission européenne ; Décret n°87-848) relatif à l’utilisation d’animaux de laboratoire pour la recherche. Les manipulations envisagées ont été soumises au comité d’éthique (Com’Eth, Strasbourg, France) et au Ministère de la Recherche (MESR) pour évaluation éthique et autorisation conformément à la directive 2010/63/UE sous le numéro APAFIS #22281.
1. Préparation d’une suspension cellulaire pour l’isolement de cellules satellites par tri cellulaire activé par fluorescence (FACS) (Figure 1)
2. Validation de la population isolée en culture tissulaire
3. Analyse CUT&RUN
Des cellules satellites provenant de muscles squelettiques de souris ont été isolées en combinant les protocoles de Gunther et al. (ci-après le Protocole 1)12 et de Liu et al.23 (ci-après le Protocole 2). Étant donné que des fibres musculaires non digérées ont été observées après la digestion lors de l’utilisation de la concentration de collagénase et de dispase proposée dans le protocole 1, la quantité d’enzymes a été augmentée pour améliorer la dis...
La présente étude fait état d’une méthode standardisée, fiable et facile à réaliser pour l’isolement et la culture de cellules satellites de souris, ainsi que l’évaluation de la régulation transcriptionnelle par la méthode CUT&RUN.
Ce protocole comporte plusieurs étapes critiques. Le premier est la perturbation musculaire et la digestion des fibres pour assurer un nombre élevé de cellules collectées. Malgré l’augmentation de la concentration enzymatique, plus de cellules...
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.
Nous remercions Anastasia Bannwarth pour son excellente assistance technique. Nous remercions l’animalerie de l’IGBMC, la culture cellulaire, l’Institut Clinique de la Souris (ICS, Illkirch, France), l’imagerie, la microscopie électronique, la cytométrie en flux, et la plateforme GenomEast, membre du consortium France Génomique (ANR-10-INBS-0009).
Ces travaux de l’Institut Thématique Interdisciplinaire IMCBio, dans le cadre du programme ITI 2021-2028 de l’Université de Strasbourg, du CNRS et de l’Inserm, ont été soutenus par l’IdEx Unistra (ANR-10-IDEX-0002) et par le projet SFRI-STRAT’US (ANR 20-SFRI-0012) et l’EUR IMCBio (ANR-17-EURE-0023) dans le cadre du Programme Français d’Investissements d’Avenir. Des financements complémentaires ont été apportés par l’INSERM, le CNRS, l’Unistra, l’IGBMC, l’Agence Nationale de la Recherche (ANR-16-CE11-0009, AR2GR), le programme stratégique AFM-Téléthon 24376 (à D.D.), la bourse Jeunes chercheurs de l’Inserm (à la D.D.), ANR-10-LABX-0030-INRT, et un fonds d’Etat géré par l’ANR dans le cadre du programme-cadre Investissements d’Avenir (ANR-10-IDEX-0002-02). J.R. a bénéficié du soutien du Programme CDFA-07-22 de l’Université franco-allemande et du Ministère de l’Enseignement Supérieur de la Recherche et de l’Innovation, et K.G. de l’Association pour la Recherche à l’IGBMC (ARI).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL microtube | Eppendorf | 2080422 | |
2 mL microtube | Star Lab | S1620-2700 | |
5 mL tubes | CORNING-FALCON | 352063 | |
50 mL tubes | Falcon | 352098 | |
anti-AR | abcam | ab108341 | |
anti-CD11b | eBioscience | 25-0112-82 | |
anti-CD31 | eBioscience | 12-0311-82 | |
anti-CD34 | eBioscience | 48-0341-82 | |
anti-CD45 | eBioscience | 12-0451-83 | |
anti-CXCR4 | eBioscience | 17-9991-82 | |
anti-DMD | abcam | ab15277 | |
anti-H3K27ac | Active Motif | 39133 | |
anti-H3K4me2 | Active Motif | 39141 | |
anti-ITGA7 | MBL | k0046-4 | |
anti-PAX7 | DSHB | AB_528428 | |
anti-TER119 | BD Pharmingen TM | 553673 | |
Beads | Polysciences | 86057-3 | BioMag®Plus Concanavalin A |
Cell Strainer 100 µm | Corning® | 431752 | |
Cell Strainer 40 µm | Corning® | 431750 | |
Cell Strainer 70 µm | Corning® | 431751 | |
Centrifuge 1 | Eppendorf | 521-0011 | Centrifuge 5415 R |
Centrifuge 2 | Eppendorf | 5805000010 | Centrifuge 5804 R |
Chamber Slide System | ThermoFischer | 171080 | Système Nunc™ Lab-Tek™ Chamber Slide |
Cleaning agent | Sigma | SLBQ7780V | RNaseZAPTM |
Collagenase, type I | Thermo Fisher | 17100017 | 10 mg/mL |
Dispase | STEMCELL technologies | 7913 | 5 U/mL |
DynaMag™-2 Aimant | Invitrogen | 12321D | |
Fixable Viability Stain | BD Biosciences | 565388 | |
Flow cytometer | BD FACSAria™ Fusion Flow Cytometer | 23-14816-01 | |
Fluoromount G with DAPI | Invitrogen | 00-4959-52 | |
Genome browser | IGV | http://software.broadinstitute.org/software/igv/ | |
Glycerol | Sigma-Aldrich | G9012 | |
Hydrogel | Corning® | 354277 | Matrigel hESC qualified matrix |
Image processing software | Image J® | V 1.8.0 | |
Laboratory film | Sigma-Aldrich | P7793-1EA | PARAFILM® M |
Liberase LT | Roche | 5401020001 | |
Propyl gallate | Sigma-Aldrich | 2370 | |
Sequencer | Illumina Hiseq 4000 | SY-401-4001 | |
Shaking water bath | Bioblock Scientific polytest 20 | 18724 |
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