En utilisant notre stratégie de différenciation, la culture a montré des composants pré et post-synaptiques du NMJ le jour 30. Les composants NMJ ont été induits et bien développés dans un seul puits, et leur morphologie et leurs emplacements dans le NMJ ont été démontrés par la microscopie IF (Figure 1). Le diagramme de flux de la figure 1A résume le cours du temps de la progression de différenciation du NMJ. La coloration des neurofilaments (NF), des vésicules synaptiques (SV2) et de l’AChR(figure 1B,C)indiquent les neurones. Les images de coloration unique de NF et SV2 sont affichées dans la figure supplémentaire 1. La coloration alpha-bungarotoxine indique AChR (Figure 1C). L’image fusionnée montre les emplacements relatifs d’un neurone moteur et de l’AChR dans le NMJ (Figure 1D,E). La deuxième série de colorations IF indique le neurone moteur par Tuj1 et l’îlot 1 (Figure 1G,H) et myotubes post-synaptiques par la chaîne lourde myosine (Figure 1I). Les cellules de Schwann ont également été étiquetées par anticorps S-100 dans la culture NMJ (Figure supplémentaire 2).
Pour confirmer davantage l’identité des composants NMJ, nous avons utilisé SEM pour une analyse morphologique détaillée. La morphologie mature de NMJ avec les terminaux élargis d’axon, les axones et les fibres musculaires sont montrées dans la figure 2A,B. TEM a été exécuté pour révéler l’ultrastructure mûre des composants de NMJ comprenant le terminal pré-synaptique d’axon avec des vésicules synaptiques et la partie post-synaptique, qui est séparée par la fente synaptique (figure 2C\u2012E). Les plis jonctionnels sont indiqués par la ligne pointillée jaune, qui marque la jonction du neurone et des fibres musculaires (Figure 2C). Les terminaux d’axons matures qui contiennent des vésicules synaptiques sont indiqués dans la figure 2D,E (flèches jaunes). Les résultats morphologiques montrent que les composants NMJ ont été bien induits et mûris.
Pour évaluer la fonction du NMJ in vitro, nous avons effectué l’analyse de mouvement en stimulant le neurone moteur avec CaCl2 pour déclencher des contractions de myotube. Les résultats ont montré que Ca2+ peut déclencher des contractions musculaires. Les contractions pourraient être interrompues par le curare. Le NMJ a montré des signaux de mouvement proéminents qui ont disparu avec le traitement de curare( figure 3). Cet effet confirme que les signaux des neurones moteurs ont été transmis par le NMJ pour déclencher la contraction musculaire. Prises dans leur ensemble, les données if microscopie, SEM et TEM ont démontré la distribution spatiale, la morphologie et la maturité des composants NMJ dans le NMJ in vitro généré par le protocole décrit ci-dessus. L’analyse de mouvement a validé la fonction du NMJ in vitro, ce qui implique son application potentielle au développement de stratégies thérapeutiques.

Figure 1 : Diagramme de flux pour l’induction de NMJ et if images de la culture de NMJ. (A) Un diagramme de flux pour la progression de différenciation NMJ. (B\u2012F) Détection des composants NMJ, des neurofilaments (NF), des vésicules synaptiques (SV2) et de l’AChR. Les flèches blanches du panneau D indiquent le NMJ. (G\u2012K) Composants pré et post-synaptiques du NMJ. Tuj1 et Islet1 indiquent le neurone moteur, et la chaîne lourde de myosine (MYH) indique le myotube. a-BTX, alpha-bungarotoxin. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2 : Images SEM et TEM de NMJ mature. (A) La distribution spatiale des composants NMJ montrent le terminal axon ancré à la surface de la fibre musculaire (Mf). (B) Un grossissement plus élevé du NMJ montre les terminaux d’axon. (C) L’ultrastructure d’un NMJ mature avec terminal d’axon pré-synaptique (pointes de flèches rouges) et vésicules synaptiques (Sv), fente synaptique (Sc) et parties post-synaptiques (flèches rouges). Les plis jonctionnels (jf) sont indiqués par la ligne jaune pointillée. Hache, axon. (D, E) Les images de grossissement élevé montrent les vésicules synaptiques dans les terminaux d’axon (flèches jaunes). S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3 : Analyse de contraction des myotubes du NMJ in vitro. La contraction des myotubes a été déclenchée avec la solution CaCl2 de 25 mM (ligne verte). Les contractions ont été inhibées après traitement avec le curare (ligne jaune). S’il vous plaît également voir Film supplémentaire 1 et Film supplémentaire 2. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Film supplémentaire 1: La contraction des myotubes déclenchée par Ca++. S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger cette vidéo.
Film supplémentaire 2: La contraction beaucoup plus faible des myotubes après le traitement curare est montré. S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger cette vidéo.
Figure supplémentaire 1 : Les images de coloration unique des neurofilaments (FN, flèches blanches) dans la culture du NMJ. Les images de coloration unique des vésicules synaptiques (SV2, flèches blanches) dans la culture NMJ. S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger ce chiffre.
Figure supplémentaire 2 : Les cellules de Schwann étiquetées par anticorps S-100 dans la culture NMJ. S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger ce chiffre.
| Milieu de différenciation myogénique (MDM) | MEM-alpha | 500mL |
| 100mM 2-ME | 1117μL |
| Doxycycline | 1μg/mL |
| Ksr | 56mL (finale à 10%) |
| Stylo/Strep | 2,5 mL |
| Total | 560mL |
|
| 100mM 2-mercaptoéthanol | 2-mercaptoéthanol | 7μL (7μL) |
| d.d. eau | 993μL (993μL) |
| Total | 1000μL |
|
| NMJ moyen | Milieu neurobasal (NB) | 500mL |
| B27 (en) | 1x (stock en 50x) |
| Bdnf | 10ng/mL |
| GDNF (GDNF) | 10ng/mL |
| N2 (N2) | 1x (stock en 100x) |
| NT3 (NT3) | 10ng/mL |
| Stylo/Strep | 2,5 mL |
Tableau 1 : Formule moyenne.