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Article de méthode

Dosage du flux extracellulaire : une méthode de mesure du profil métabolique des cellules

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30 avril 2023

Dans cet article

Résumé

Source : Hlozkova K. et al. Évaluation du profil métabolique des cellules leucémiques primaires. J. Vis. Exp. (2018).

Ce protocole fournit une approche biochimique pour mesurer le taux d’acidification extracellulaire (ECAR) et le taux de consommation d’oxygène (OCR) des cellules leucémiques primaires avec le dosage du flux extracellulaire. L’évaluation du profil métabolique de ces cellules permet de caractériser leurs demandes, ce qui conduit à une thérapie personnalisée.

Protocole

1. Préparation des réactifs

  1. Préparez 500 mL de PBS en dissolvant 137 mM de NaCl, 2,7 mM de KCl, 4,3 mM de Na2HPO4, 1,47 mM de KH2PO4, dans ddH2O. Ajustez le pH à 7,4 avec du HCl. Stérilisez à l’autoclave.
  2. Préparez 100 mL de milieu RPMI : milieu RPMI-1640 avec de la L-Alanyl-Glutamine complétée par 10 % de sérum de veau fœtal (FBS), de la pénicilline (100 U/mL) et de la streptomycine (100 μg/mL).
  3. Préparez 50 ml de NaHCO3 0,1 M dans de l’eau distillée. Ajuster le pH à 8,1, filtrer la stérilisation (0,22 μm) et stocker à 4 °C
    note: Pour deux plaques d’analyseur de flux extracellulaire à 8 puits, préparer 250 μL de 0,1 M de NaHCO3 pH 8,1.
  4. Préparez 1 mL de 2 M de D-glucose dans de l’eau distillée. Filtrer la stérilisation (0,22 μm) et l’entreposer à -20 °C.
  5. Préparez 100 μL de 1 mM d’oligomycine A dans de l’éthanol. Filtrer la stérilisation (0,22 μm) et l’entreposer à -20 °C.
  6. Préparez 250 μL de 1 M de 2-désoxy-D-glucose (2-DG) dans du DMEM minimal (milieu d'aigle modifié de Dulbecco). Réchauffez à 37 °C et ajustez le pH à 7,4 (effectuez une mesure du pH à 37 °C). Filtrer la stérilisation (0,22 μm) et l’entreposer à -20 °C.
  7. Préparez 100 μL de 1 mM de FCCP (cyanure de carbonyle-p-trifluorométhoxyphénylhydrazone) dans du DMSO. Filtrer la stérilisation (0,22 μm) et l’entreposer à -20 °C.
  8. Préparez 100 μL de 1 mM de roténone dans de l’éthanol. Filtrer la stérilisation (0,22 μm) et l’entreposer à -20 °C.
  9. Préparez 100 μL d’antimycine A à 1 mg/mL dans de l’éthanol. Filtrer la stérilisation (0,22 μm) et l’entreposer à -20 °C.
  10. Juste avant l’utilisation, préparez 10 mL de milieu d’essai d’effort de glycolyse. Réchauffez le DMEM minimal à 37 °C dans un bain-marie et ajustez le pH à 7,4 (effectuez une mesure du pH à 37 °C).
  11. Avant l’utilisation, préparez 10 ml de milieu d’essai d’effort Cell Mito avec du BSA. Supplément Minimal DMEM avec 2 mM de L-glutamine, 10 mM de D-glucose, 1 mM de HEPES (pH 7,4), 1 mM de pyruvate et 0,1 % de BSA (albumine sérique bovine). Réchauffez à 37 °C dans un bain-marie et ajustez le pH à 7,4 (effectuez une mesure du pH à 37 °C).
  12. Avant l’utilisation, préparer 10 mL de milieu d’essai d’effort Cell Mito sans BSA. Complétez Minimal DMEM avec 2 mM de L-glutamine, 10 mM de D-glucose, 1 mM d’HEPES (pH 7,4) et 1 mM de pyruvate. Milieu d’essai de stress Warm Cell Mito sans BSA à 37 °C dans un bain-marie et ajustez le pH à 7,4 (mesure du pH à 37 °C).
    REMARQUE : Le BSA est ajouté au milieu de test de stress Cell Mito parce que les cellules répondent mieux au FCCP lorsque le milieu est complété par du BSA (différentes conditions ont été testées). Le support de test de résistance Cell Mito sans BSA est utilisé pour le chargement des ports, car le fabricant ne recommande pas l’utilisation de BSA dans le support.

2. Culture nocturne de cellules mononucléées

REMARQUE : Effectuez toutes les sous-étapes dans une hotte de culture de tissus stérile.

  1. Préparez deux flacons T75 avec 20 mL de RPMI. Dans chaque fiole, ajoutez 30 x 106 cellules mononucléées isolées. Incuber les cellules avec le ballon debout pendant 16 à 24 h à 5 % de CO2 et 37 °C.

3. Préparation des plaques recouvertes d’adhésif cellulaire

  1. Revêtement de deux plaques d’analyseur de flux extracellulaire à 8 puits.
    note: Effectuez l’enrobage dans une hotte de culture de tissus stérile.
  2. Ajouter 2,2 μL d’adhésif cellulaire (densité : 2,54 mg/ml) à 250 μL de NaHCO3 0,1 M, pH 8,1, et pipeter immédiatement 12,5 μL de la solution dans chaque puits.
    note: Les solutions mères d’adhésif cellulaire peuvent différer dans leur densité, ajustez le volume ajouté au NaHCO3 en conséquence.
  3. Laissez les plaques reposer dans le capot pendant environ 20 minutes, puis aspirez l’adhésif cellulaire et lavez chaque puits deux fois avec 200 μL d’eau stérile. Laissez-le reposer dans le capot avec le couvercle ouvert jusqu’à ce que les puits soient secs.
  4. Utilisez les plaques immédiatement ou économisez jusqu’à 1 semaine à 4 °C avec le bord enveloppé dans un film de paraffine pour éviter la condensation. Assurez-vous que les plaques sont réchauffées à température ambiante (pendant environ 20 min) dans la hotte avant d’ensemencer les cellules.

4. Hydratation de la cartouche du capteur

REMARQUE : Hydratez deux cartouches d’analyseur de flux extracellulaire à 8 puits.

  1. Séparez la plaque utilitaire et la cartouche du capteur. Placez la cartouche du capteur à l’envers sur la paillasse du laboratoire.
  2. Remplissez chaque puits de la plaque utilitaire avec un calibre de 200 μL. Remplissez chaque fossé autour de l’extérieur des puits avec 400 μL de calibre.
  3. Remettez la cartouche du capteur sur la plaque utilitaire qui contient maintenant l’étalon.
  4. Placez la cartouche dans un incubateur humidifié, sans CO2, à 37 °C pendant la nuit.
  5. Allumez l’analyseur de flux extracellulaire et laissez-le chauffer à 37 °C pendant la nuit.

5. Semis de cellules dans des plaques recouvertes d’adhésif

cellulaire

REMARQUE : Pour le test de stress de glycolyse, utilisez un milieu de test de stress de glycolyse. Pour le test d’effort Cell Mito, utilisez le milieu d’essai d’effort Cell Mito avec BSA.

  1. Cellules germes pour le test de stress de glycolyse et le test de stress Cell Mito dans des plaques séparées. Pour chaque test, utilisez des cellules d’une fiole avec une culture pendant la nuit.
  2. Cellules de centrifugation à 200 x g pendant 5 min à température ambiante. Remettre les cellules en suspension dans 1 mL du milieu approprié et les compter.
  3. Ajouter 4 x 106 de cellules vivantes au volume final de 400 μL (utiliser un milieu approprié).
  4. Plaque de suspension cellulaire de 50 μL dans les puits B-G. S’assurer que 500 000 cellules sont ensemencées dans un seul puits.
    note: Il est crucial d’ensemencer exactement 500 000 cellules par puits car aucune autre normalisation n’est effectuée. De cette façon, les résultats de différents patients peuvent être comparés. Le nombre optimal de répétitions est de six, comme décrit ici. Il n’est pas recommandé d’utiliser moins de répétitions, car les cellules primaires peuvent parfois se comporter de manière erronée.
  5. Ajouter 180 μL du milieu approprié dans les puits A et H (ces puits serviront de correction de fond).
  6. Centrifuger la plaque à 400 x g pendant 5 min à température ambiante avec le frein réglé sur 1.
  7. Ajouter lentement et soigneusement 130 μL de milieu approprié aux puits B-G dans deux plaques d’analyseur de flux extracellulaire à 8 puits. Confirmez visuellement que les cellules adhèrent de manière stable au fond des puits en les observant au microscope.
  8. Placez la plaque dans un incubateur humidifié, sans CO2, à 37 °C pendant 30 min.

6. Chargement de la cartouche du capteur

  1. Pour le test d’effort de glycolyse, préparez 250 μL chacun de 100 mM de glucose, 20 μM d’oligomycine A et 1 M 2-DG, le tout dans un milieu de test de stress de glycolyse.
  2. Pour l’essai d’effort Cell Mito, préparer 250 μL chacun d’oligomycine A, 15 μM FCCP, 30 μM FCCP et un mélange de 10 μM de roténone et 10 μg/ml d’antimycine A, le tout dans un milieu d’essai d’effort Cell Mito sans BSA.
    note: Il est recommandé d'injecter deux concentrations de FCCP dans un seul test car il n'y a pas assez de matériel pour le titrage du FCCP. Néanmoins, les concentrations doivent être déterminées par le chercheur.
  3. Chargez les composés dans les orifices d’injecteur appropriés de la cartouche comme suit (Tableau 1) :

7. Configuration du programme

  1. Pour le test d’effort de glycolyse, configurez le programme comme décrit dans le tableau 2.
  2. Pour le test d’effort Cell Mito, configurez le programme comme décrit dans le tableau 3.
  3. Démarrez le programme. Remplacez la plaque d’étalonnage par la plaque d’essai (lorsque vous y êtes invité).
cellulaire
portTest d’effort de glycolyseTest d’effort de mito
Charger vers le portConcentration finale dans les puitsCharger vers le portConcentration finale dans les puits
un20 μL de glucose 100 mM10 mM de glucose20 μL d’oligomycine A 20 μM2 μM d’oligomycine A
L22 μL d’oligomycine A 20 μM2 μM d’oligomycine A22 μL de 15 μM FCCP1,5 μM FCCP
L25 μL de 1 M 2-DG100 mM 2-DG25 μL de 30 μM FCCP4,5 μM FCCP
DL25 μL de roténone 10 μM et 10 μg/ml d’antimycine A1 μM de roténone et 1 μg/ml d’antimycine A

Tableau 1 : Volumes composés.

pasParamètres
étalonnageAutomatique
équilibrationAutomatique
Mesure de référenceTrois fois : Mélanger – 3 min, Attendre – 0 min, Mesurer – 3 min
Injection de l’orifice Ainjection
mesureTrois fois : Mélanger – 3 min, Attendre – 0 min, Mesurer – 3 min
Injection de l’orifice Binjection
mesureTrois fois : Mélanger – 3 min, Attendre – 0 min, Mesurer – 3 min
Injection de l’orifice Cinjection
mesureQuatre fois : Mélanger – 3 min, Attendre – 0 min, Mesurer – 3 min

Tableau 2 : Programme du test d’effort de glycolyse.

pasParamètres
étalonnageAutomatique
équilibrationAutomatique
Mesure de référenceTrois fois : Mélanger – 3 min, Attendre – 0 min, Mesurer – 3 min
Injection de l’orifice Ainjection
mesureTrois fois : Mélanger – 3 min, Attendre – 0 min, Mesurer – 3 min
Injection de l’orifice Binjection
mesureTrois fois : Mélanger – 3 min, Attendre – 0 min, Mesurer – 3 min
Injection de l’orifice Cinjection
mesureTrois fois : Mélanger – 3 min, Attendre – 0 min, Mesurer – 3 min
Injection de l’orifice Dinjection
mesureTrois fois : Mélanger – 3 min, Attendre – 0 min, Mesurer – 3 min

Tableau 3 : Programme du test d’effort Cell Mito.

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Déclarations de divulgation

Aucun conflit d’intérêts n’a été déclaré.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Analyseur d’hippocampe XFp Agilent Technologies S7802A
Miniplaque de culture cellulaire Seahorse XFp Agilent Technologies Référence 103025-100
Corning™ Cell-Tak Adhésif pour cellules et tissus ThermoFisher Scientific CB40240
D-(+) Glucose Sigma-Aldrich G7021-100G
Oligomycine A Sigma-Aldrich 75351-5MG
2-désoxy-D-glucose Sigma-Aldrich D8375-1G
FCCP Sigma-AldrichRéf. C2920-10MG
Roténone Sigma-AldrichR8875-1G
Antimycine A de Streptomyces sp. Sigma-Aldrich A8674-25MG
Base Seahorse XF Medium, 100mL Agilent Technologies Référence 103193-100
Solution de L-glutamine, 200 mM Sigma-Aldrich G7513-100ML

Mots-clés

Taux d acidification extracellulaireTaux de consommation d oxyg neMesure de la glycolyseRespiration mitochondrialeCellules leuc miques primairesPlaque d analyse de fluxCartouche de capteursAdh sion cellulaire