Nous présentons une méthode pour étudier les changements ostéoarthritiques tôt au niveau cellulaire dans le cartilage articulaire en utilisant la microscopie de force atomique (AFM).
Un abonnement JoVE est requis pour visualiser ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre période d'essai gratuite.
Article de méthode
Application de la microscopie de force atomique pour détecter l’arthrose précoce
* These authors contributed equally
Dans cet article
Résumé
Résumé
Les propriétés biomécaniques des cellules et des tissus non seulement régulent leur forme et leur fonction, mais sont également cruciales pour maintenir leur vitalité. Les changements dans l’élasticité peuvent propager ou déclencher l’apparition de maladies majeures comme le cancer ou l’arthrose (arthrose). La microscopie de force atomique (AFM) est apparue comme un outil solide pour caractériser qualitativement et quantitativement les propriétés biomécaniques de structures cibles biologiques spécifiques à l’échelle microscopique, mesurant les forces dans une gamme allant du piconewton au microton. Les propriétés biomécaniques sont d’une importance particulière dans les tissus musculo-squelettiques, qui sont soumis à des niveaux élevés de tension. L’œil de maladie dégénérative du cartilage entraîne la perturbation de la matrice périellulaire (PCM) et le réarrangement spatial des chondrocytes intégrés dans leur matrice extracellulaire (ECM). La perturbation du PCM et de l’ECM a été associée à des changements dans les propriétés biomécaniques du cartilage. Dans la présente étude, nous avons utilisé l’AFM pour quantifier ces changements par rapport aux changements spécifiques de modèle spatial des chondrocytes. À chaque changement de modèle, des changements significatifs dans l’élasticité ont été observés pour le PCM et l’ECM. La mesure de l’élasticité locale permet ainsi de tirer des conclusions directes sur le degré de dégénérescence locale des tissus dans l’œuvre d’oE.
Introduction
Le cartilage articulaire est un tissu aneural vasculaire. Les chondrocytes peu dispersés produisent, organisent et maintiennent une vaste matrice extracellulaire (ECM) dans laquelle elles sont intégrées. En tant que partie distincte et spécialisée de l’ECM, les chondrocytes sont entourés d’une fine couche de matrice spécialisée connue sous le nom de matrice périellulaire (PCM). Le PCM agit comme une interface mécanosensitive de matrice cellulaire1 qui protège les chondrocytes2 et module leur réponse biosynthétique3. Comme décrit précédemment4, dans le cartilage sain, les ch....
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Protocole
Les échantillons de cartilage humain ont été obtenus auprès de patients subissant une arthroplastie totale du genou dans le département de chirurgie orthopédique de l’hôpital universitaire de Tuebingen, en Allemagne, et de l’hôpital Winghofer, Rottenburg a.N., Allemagne, pour l’OA de phase finale du genou. L’approbation complète des comités d’éthique ministériels, institutionnels et locaux a été obtenue avant le début de l’étude (projet numéro 674/2016BO2). Le consentement éclairé écrit a été reçu de tous les patients avant la participation. Les méthodes ont été mises en œ œ pare-là conformément aux lignes directrices approuvées.
1. Préparati....
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Résultats
Le long du modèle physiopathologique des cordes aux cordes doubles, en passant par les petits et enfin les gros groupes, ECM(figure 3A) et PCM(figure 3B)moduli élastique ont diminué de manière significative entre chaque changement de modèle. La seule exception était la différence d’ECM entre les cordes et les cordes doubles (p - 0,072). Les résultats montrent que le ratio ECM/PCM(figure 4B) n’a pas changé de façon significative, alo.......
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Discussion
En utilisant l’AFM comme une technique nouvelle et puissante pour mesurer les propriétés biomécaniques des matériaux biologiques à un niveau à l’échelle nanométrique, nous avons mesuré les propriétés élastiques de l’ECM et du PCM dans le cartilage articulaire ostéoarthritique humain. Des échantillons de cartilage ont été sélectionnés en fonction de leur modèle spatial prédominant de l’organisation de chondrocyte comme biomarqueur basé sur l’image pour la dégénérescence locale de tissu. Comme prévu, une forte baisse des v.......
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Nous remercions nos co-auteurs de la publication originale pour leur aide et leur soutien.
....Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Amphotéricine B | Merck | A2942 | |
| Microscope à force atomique (AFM) | CellHesion 200, JPK Instruments, Berlin, Allemagne | JPK00518 | |
| Tête AFM | (CellHesion 200) JPK | JPK00518 | |
| Colle d’échantillon biocompatible | JPK Instruments AG, Berlin, Allemagne | H000033 | |
| Cantilever | pointe C, k ¼ ; 7,4 N/m, Tout-en-un-AleTl, Budget Sensors, Sofia, Bulgarie | AIO-TL-10 | |
| Milieu d’aigle modifié de Dulbecco (DMEM) | Gibco, Life Technologies, Darmstadt, Allemagne | 41966052 | |
| Microscope à contraste de phase inversé (intégré avec AFM) | AxioObserver D1, Carl Zeiss Microscopy, Iéna, Allemagne | L201306_03 | |
| milieu L-15 de Leibovitz sans L-glutamine | (Merck KGaA, Darmstadt, Allemagne) | F1315 | |
| Microsphères | Polysciences | 07313-5 | |
| Pénicilline-Streptomycine | Sigma | P4333 | |
| Récipient de Pétri associé à AFM | JPK Instruments AG, Berlin, Allemagne | T-05-0117 | |
| Scalpel | Feather | 2023-01 | |
| Plats de culture tissulaire | TPP Techno Plastic Products AG, Trasadingen, Suisse | TPP93040 | |
| Tissue-tek O.C.T. Compound | Sakura Finetek, Alphen aan den Rijn, Pays-Bas | SA6255012 |
Références
- Guilak, F., et al. The pericellular matrix as a transducer of biomechanical and biochemical signals in articular cartilage. Annals of the New York Academy of Sciences. 1068, 498-512 (2006).
- Peters, H. C., et al.
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Réimpressions et autorisations
