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Tous les protocoles et procédures effectués ont été approuvés par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux (IACUC) de l’Université de Virginie-Occidentale. Les souris ont été logées dans des conditions exemptes d’agents pathogènes spécifiques dans le vivarium de l’Université de Virginie-Occidentale.
1. Préparation des solutions
- Préparer un tampon de perfusion (solution saline tamponnée au phosphate, PBS). Utilisez environ deux aliquotes de 10 mL de PBS glacé par souris.
- Préparer le milieu cellulaire pulmonaire/tampon FACS. Le tampon FACS contient du PBS complété par 1% de sérum fœtal bovin (FBS). Conservez le froid moyen pendant tout le processus d’excision et de transfert pulmonaire. Préparer environ 8 mL par échantillon pulmonaire. Préparer un nouveau tampon milieu/FACS avant les expériences.
- Préparer un tampon de dissociation pour l’isolement d’une seule cellule. Buffer contient 1 mg/mL de collagénase D et 200 μg/mL de DNase I dans la solution de sel tamponné de Hank (HBSS). Préparer frais à partir de la solution mère (100 mg/mL de collagénase D et 10 mg/mL de DNase I) avant les expériences. Environ 6 mL par échantillon pulmonaire sont nécessaires. Assurez-vous que le tampon atteint la température ambiante avant l’utilisation.
- Préparer un tampon d’homogénéisation pour l’homogénéisation des tissus pulmonaires. Buffer contient du PBS et 1x cocktail de protéinases et d’inhibiteurs de phosphatase (stock = 100x). Préparez-vous fraîchement avant les expériences. Gardez le tampon froid pendant tout le processus d’homogénéisation. Environ 200 μL du tampon sont suffisants pour homogénéiser un seul lobe droit des poumons.
2. Occlusion transitoire de l’artère cérébrale moyenne (tMCAO)
REMARQUE : Les procédures pour le tMCAO par insertion de monofilament dans l’artère cérébrale moyenne ont été documentées en détail précédemment10. Dans ces expériences, des souris mâles C57BL/6J âgées de 8 à 12 semaines, pesant entre 25 et 30 g, ont été utilisées.
- En bref, administrer par voie sous-cutanée 2 mg / kg de méloxicam aux souris avant la chirurgie. Anesthésier profondément les souris dans une chambre d’induction en utilisant de l’isoflurane à 5%. Confirmer l’anesthésie profonde à l’aide de la méthode du pincement des orteils. Maintenir l’anesthésie avec 1-2% d’isoflurane pendant la chirurgie à l’aide d’un cône nasal. Maintenez la température corporelle entre 36,5 et 38 °C tout au long de la procédure en plaçant une couverture chaude sous les souris. Tous les outils chirurgicaux doivent être stérilisés en autoclave un jour avant la chirurgie.
- Raser et préparer la peau du cou ventral en utilisant de l’éthanol à 70% suivi d’un gommage à la chlorhexidine. Administrer par voie sous-cutanée 2 mg/kg de bupivacaïne sur la zone d’incision avant de faire la première incision. Utilisez une pommade pour les yeux pour couvrir les yeux afin de prévenir la sécheresse. Faites une incision médiane du cou. Écartez doucement les tissus mous autour de la trachée.
- Identifier l’artère carotide commune gauche et l’artère carotide externe.
- Appliquez une suture temporaire (taille 6/0) sur l’artère carotide commune pour endiguer le flux sanguin. Faites une incision dans l’artère carotide externe.
- Insérez un monofilament recouvert de caoutchouc de silicone (taille 6-0) dans l’artère carotide externe, puis avancez le monofilament vers l’artère cérébrale moyenne. Laisser le monofilament dans l’artère cérébrale moyenne pendant 60 min (occlusion).
- Surveillez le débit sanguin à l’aide de la débitmétrie Doppler laser. Une réduction du débit vers l’artère cérébrale moyenne qui est > 80% indique une occlusion réussie.
- Après les 60 min d’occlusion, retirez le monofilament pour permettre la reperfusion. Fermez l’incision.
- Chez les souris manipulées de manière simulée, effectuez les étapes 2.1 à 2.6 sans insérer le monofilament. Chez ces souris, le débit sanguin doit rester stable pendant toute la procédure.
- Surveiller les souris quotidiennement et mesurer les déficits neurologiques en utilisant les critères de notation standard11. 0 – pas de déficit neurologique; 1 – rétracte la patte avant controlatérale lorsqu’elle est soulevée par la queue; 2- cercles jusqu’à la controlatérale lorsqu’ils sont soulevés par la queue; 3- tomber au controlatéral en marchant; 4 – ne marche pas spontanément ou est comateux; 5 – mort.
- Fournir des injections sous-cutanées de solution saline et analgésique normale (méloxicam, 2 mg / kg) toutes les 24 heures pendant 3 jours après la chirurgie.
- Isoler les poumons 24 et 72 heures après tMCAO pour l’analyse en aval.
3. Prélèvement des tissus pulmonaires
- Anesthésier profondément la souris par injection intrapéritonéale (i.p.) de 100 mg/kg de kétamine et de 10 mg/kg de xylazine. Confirmer l’anesthésie profonde à l’aide de la méthode du pincement des orteils.
- Pour effectuer la perfusion transcardique du corpsentier 12, épinglez la souris à la plate-forme chirurgicale et mouillez la fourrure avec de l’éthanol à 70% pour réduire la distribution de la fourrure dans la cavité corporelle. Utilisez des ciseaux à dissection fine pour faire une incision transversale dans l’abdomen caudal, puis une incision médiane du péritoine, en s’arrêtant à la cavité thoracique avant de percer le diaphragme.
- Ne coupez pas à travers le muscle / ne vous cachez pas dans la cavité péritonéale et ne continuez pas l’incision au-delà de l’abdomen.
- Arrêtez l’incision dès que la cavité thoracique a été atteinte avant de perforer le diaphragme. Veillez à ne pas endommager le cœur et les poumons qui pourraient compromettre la qualité de la perfusion ou la récupération cellulaire
- À l’aide de ciseaux à dissection fine, une incision médiane du péritoine s’arrête à la cavité thoracique avant de percer le diaphragme.
- Saisissez la souris par l’extrémité distale du sternum à l’aide d’une pince et soulevez-la vers le haut tout en coupant à travers le diaphragme en étant certain de ne pas endommager le cœur, les poumons ou le système vasculaire. Une fois que les organes sont visibles, faites une incision à travers la cage thoracique et séparez et épinglez le boîtier thoracique afin que le cœur et les poumons soient complètement exposés.
- Faites soigneusement une petite incision dans l’oreillette droite près de l’arc aortique. Cela servira d’écoulement pour la perfusion.
- Immédiatement après, insérez délicatement une aiguille de 25 G x 5/8 fixée à une seringue remplie de 10 ml de PBS froid dans la surface supérieure distale du ventricule gauche. Prenez soin de ne pas insérer à travers le septum ventriculaire dans le ventricule droit. L’aiguille doit être à peine insérée dans le ventricule gauche.
REMARQUE: Si le septum ventriculaire est percé, le liquide s’écoulera du nez de la souris. Cela diminuera la qualité de la perfusion et entraînera une perte cellulaire.
- Si vous le souhaitez, une pince peut être utilisée pour maintenir l’aiguille solidement en place dans le ventricule gauche pendant la perfusion.
- Poussez régulièrement mais doucement 10 ml de PBS froid dans le cœur. Le tissu de souris devrait commencer à perfuser et à éliminer le sang lorsque le liquide sort de l’oreillette droite.
- Poussez une deuxième partie aliquote de 10 mL de PBS jusqu’à ce que le sang soit suffisamment clair. Le foie aura un aspect brun clair et les poumons passeront d’un rose rougeâtre à une couleur principalement blanche.
- À l’aide de pinces et de ciseaux à dissection fine, retirez soigneusement tous les tissus environnants, y compris le cœur, la trachée, l’œsophage, le thymus, le tissu conjonctif, les ganglions lymphatiques et les grosses bronches.
- Séparer les lobes pulmonaires individuels et placer les lobes dans une boîte de Petri sur de la glace contenant une partie aliquote de 1 à 2 ml de milieu cellulaire pulmonaire froid.
4. Homogénéisation du tissu pulmonaire pour les réseaux de billes multiplex à l’aide d’un homogénéisateur de billes
- Prérefroidir un tube à vis conique de 2 ml contenant 3 billes de zircone/silice stériles de 2,3 mm. Ajouter 200 μL de tampon d’homogénéisation à froid dans le tube.
- Peser le lobe, transférer le lobe dans le tube conique pré-refroidi contenant les billes et le tampon d’homogénéisation.
REMARQUE : Environ 50 à 100 mg de tissu homogénéisé dans 200 μL de tampon seront suffisants pour détecter l’expression de cytokines et de chimiokines dans l’échantillon.- Homogénéiser le lobe à l’aide d’un homogénéisateur à base de billes (voir le tableau des matériaux) à 4 000 tr/min pendant 2 min.
- Assurez-vous que le tissu est complètement homogénéisé. Augmentez le temps si nécessaire.
- Après homogénéisation, centrifuger le tube dans une microcentrifugeuse prérefroidie (4 °C) à 15 870 x g pendant 3 min.
- Transférer les surnageants dans un microtube prérefroidi de 1,5 mL.
- Placer l’échantillon directement sur la glace pour une utilisation immédiate ou conserver l’échantillon à -80 °C pour une utilisation ultérieure. Évitez les cycles multiples de gel-dégel.
5. Dissociation du tissu pulmonaire et isolement unicellulaire
- Versez le milieu cellulaire pulmonaire des lobes pulmonaires restants pour éviter la dilution du tampon de dissociation. Ensuite, insérez délicatement une seringue de 1 mL avec une aiguille 25G et 5/8 contenant 1 mL du tampon de dissociation dans le tissu pulmonaire.
- Injecter de petites fractions (environ 1/4ème à 1/5ème) du tampon de dissociation dans chaque lobe pulmonaire et gonfler doucement.
REMARQUE: La majeure partie du tampon se précipitera peu de temps après le gonflage car le lobe a été excisé.
- Répéter l’injection de tampon de dissociation 1-2x.
- Incuber les lobes pulmonaires avec un tampon de dissociation pendant 2 min à température ambiante.
- Hamincer finement les lobes pulmonaires en petits morceaux à l’aide de ciseaux à dissection fine.
- Transférer les morceaux de poumon hachés avec le tampon de dissociation dans un tube centrifuge de 15 mL. Compléter avec un tampon de dissociation supplémentaire jusqu’à un total de 6 mL. Vortex vigoureusement pendant 1 min.
- Incuber l’échantillon pendant 45 min à 37 °C. Vortex vigoureusement toutes les 7-8 minutes.
- Après 45 min d’incubation, vortex l’échantillon vigoureusement pendant 1 min pour des résultats optimaux.
- Dissocier davantage l’échantillon en passant à travers une crépine cellulaire de 100 μm pour éliminer les tissus conjonctifs résiduels, indésirables et interstitiels.
- Centrifuger l’échantillon pendant 10 min à 380 x g, éliminer le surnageant.
- Ajouter 5 mL de milieu cellulaire pulmonaire froid à l’échantillon. Remettez en suspension la pastille cellulaire par vortex doux.
- Centrifuger l’échantillon pendant 10 min à 380 x g, éliminer le surnageant.
- Ajouter 1 mL de milieu cellulaire pulmonaire froid. Remettez en suspension la pastille cellulaire par vortex doux.
- Passez à travers une passoire cellulaire de 100 μm et comptez les cellules.
6. Analyse cytométrique en flux pour la niche des cellules immunitaires pulmonaires
- Semer 1-2 x 106 cellules/anticorps dans une plaque inférieure ronde de 96 puits (3 ensembles au total). Centrifuger les cellules pendant 3 min à 830 x g. Jetez les surnageants.
- Remettez en suspension la pastille de la cellule dans 50 μL de PBS froid contenant une coloration vivante/morte réparable. Préparez la tache conformément aux instructions du fabricant.
- Incuber les cellules à 4 °C pendant 20 min à l’abri de la lumière. Centrifuger les cellules pendant 3 min à 830 x g. Jetez les surnageants.
- Remettez en suspension la pastille cellulaire avec 25 μL de tampon FACS froid contenant 5 μg/mL d’anticorps anti-souris CD16/32. Incuber à 4 °C pendant 10-15 min.
- Ajouter 25 μL de tampon FACS froid contenant les combinaisons d’anticorps énumérées dans le tableau 1 aux cellules. Mélanger par pipetage doux.
REMARQUE: Le volume total du tampon FACS pour la coloration des anticorps est de 50 μL. Par conséquent, lors de la préparation d’un mélange maître d’anticorps dans 25 μL, la concentration d’anticorps doit être le double de la concentration finale.
- Incuber les cellules à 4 °C pendant 20 min à l’abri de la lumière. Centrifuger les cellules pendant 3 min à 830 x g. Jetez les surnageants.
- Remettez les cellules en suspension avec 100 μL de tampon FACS froid. Centrifuger les cellules pendant 3 min à 830 x g. Jetez les surnageants.
- Remettez les cellules en suspension avec 100 μL de tampon FACS froid. Transvaser dans un tube FACS à fond rond en polystyrène de 5 mL contenant 150 μL de tampon FAC supplémentaire. Analysez immédiatement l’échantillon à l’aide d’un cytomètre en flux.
REMARQUE: La fixation des cellules à l’aide des étapes suivantes permet d’analyser les échantillons ultérieurement.
- Après l’étape 6.7., remettre l’échantillon en suspension avec 100 μL de paraformaldéhyde à 1 % dans du PBS.
- Incuber l’échantillon à 4 °C pendant 15 min à l’abri de la lumière. Centrifuger les cellules pendant 3 min à 830 x g. Jetez les surnageants.
- Remettez les cellules en suspension avec 100 μL de tampon FACS froid. Centrifuger les cellules pendant 3 min à 830 x g. Jetez les surnageants.
- Remettez les cellules en suspension avec 100 μL de tampon FACS froid. Stocker les cellules à 4 °C, à l’abri de la lumière. Analysez l’échantillon dans les 72 heures.
7. Réseaux de billes multiplex pour la détection de cytokines et de chimiokines
REMARQUE : Des panels de chimiokines pro-inflammatoires et de multiplex sur l’inflammation disponibles dans le commerce (voir le tableau des matériaux) ont été utilisés pour déterminer l’expression des chimiokines et des cytokines dans les poumons après l’induction de tMCAO conformément au protocole du fabricant, qui a été décrit en détail13.
- En bref, décongelez les analytes sur la glace s’ils ont été stockés à -80 °C après homogénéisation des tissus. Centrifuger l’échantillon à 590 x g pendant 2 min à 4 °C avant utilisation pour éliminer tout tissu résiduel.
- Générer une courbe étalon en diluant en série le cocktail standard (C7) qui est à une concentration connue de 10 ng/mL en 7 étalons (C1-6), le dernier étalon étant le tampon de dosage seul (C0).
- Une fois que tous les réactifs ont été réchauffés à température ambiante, ajouter 25 μL de chaque étalon et 25 μL de tampon d’essai sur une plaque de fond V de 96 puits.
- À chaque puits d’échantillonnage, ajouter 25 μL d’homogénat pulmonaire (analyte) et 25 μL de tampon d’essai dans une plaque de fond V de 96 puits.
- Vortex vigoureux les billes préenduites, puis ajouter 25 μL de billes pré-enduites à chacun des puits standard et échantillons.
- Scellez la plaque et protégez-la de la lumière en la recouvrant de papier d’aluminium. Agiter la plaque à 110 tr/min pendant 2 h à température ambiante.
- Centrifuger à 230 x g pendant 5 min. Ajouter 200 μL de tampon de lavage à 1x (la solution mère est de 20x, diluer à 1x avec de l’eau). Incuber pendant 1 min.
- Centrifuger à 230 x g pendant 5 min. Remettez en suspension l’étalon et l’échantillon avec des anticorps de détection de 25 μL.
- Scellez et couvrez la plaque pour la protéger de la lumière. Agiter la plaque à 110 tr/min pendant 1 h à température ambiante.
- Ajouter 25 μL de streptavidine-phycoérythrine (SA-PE) à chaque étalon et bien prélever.
- Scellez et couvrez la plaque pour la protéger de la lumière. Agiter à 110 tr/min pendant 30 min à température ambiante.
- Faire tourner la plaque à 230 x g pendant 5 min. Remettez en suspension l’étalon et les échantillons dans 1x tampon de lavage.
- Transférer dans un tube FACS de 5 ml en polystyrène bien étiqueté contenant 150 μL supplémentaires de 1x tampon de lavage.
- Déterminer l’intensité de fluorescence du signal PE pour les étalons et les échantillons à l’aide d’un cytomètre en flux.
- Construire une courbe standard pour chaque chimiokine et cytokine en utilisant l’intensité de fluorescence moyenne (ICM) de l’EP par rapport aux concentrations prédéterminées.
- Déterminer la concentration de chaque chimiokine et cytokine à l’aide de la courbe standard et de l’IMF de chaque échantillon. Le panel multiplex fournit un logiciel d’analyse de données qui peut être utilisé pour déterminer la concentration de chaque analyte. Le poids du lobe apical/supérieur est utilisé pour déterminer la concentration de cytokines ou de chimiokines par milligramme de tissu.