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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Ce protocole décrit en détail toutes les étapes impliquées dans l’obtention de progéniteurs hématopoïétiques CD34+ dérivés de leucofiltres et leur différenciation et maturation in vitro en mégacaryocytes proplaquettaires capables de libérer des plaquettes dans le milieu de culture. Cette procédure est utile pour l’analyse approfondie des mécanismes cellulaires et moléculaires contrôlant la mégacaryopoïèse.
L’expansion et la différenciation in vitro des progéniteurs hématopoïétiques humains en mégacaryocytes capables d’allonger les proplaquettaires et de libérer des plaquettes permettent une étude approfondie des mécanismes sous-jacents à la biogenèse plaquettaire. Les protocoles de culture disponibles sont principalement basés sur des progéniteurs hématopoïétiques dérivés de la moelle osseuse ou du sang de cordon ombilical soulevant un certain nombre de préoccupations éthiques, techniques et économiques. S’il existe déjà des protocoles disponibles pour obtenir des cellules CD34 à partir du sang périphérique, ce manuscrit propose un protocole simple et optimisé pour obtenir des cellules CD34+ à partir de filtres leucodéplétion facilement disponibles dans les centres sanguins. Ces cellules sont isolées à partir de filtres de leucodeplétion utilisés dans la préparation de produits de transfusion sanguine, correspondant à huit dons de sang. Ces filtres sont destinés à être jetés. Une procédure détaillée pour recueillir les progéniteurs hématopoïétiques identifiés comme des cellules CD34+ à partir de ces filtres est décrite. La méthode pour obtenir des mégacaryocytes matures prolongeant les proplaquettaires tout en discutant de leur évolution phénotypique est également détaillée. Enfin, le protocole présente une méthode de pipetage calibrée, pour libérer efficacement des plaquettes morphologiquement et fonctionnellement similaires aux plaquettes natives. Ce protocole peut servir de base à l’évaluation des composés pharmacologiques agissant à différentes étapes du processus pour disséquer les mécanismes sous-jacents et approcher les rendements plaquettaires in vivo.
Les plaquettes sanguines proviennent de grandes cellules polyploïdes spécialisées, les mégacaryocytes (MK), qui proviennent d’un processus de production constant et affiné connu sous le nom de mégacarylopoïèse (MKP). Au sommet de ce processus se trouvent les cellules souches hématopoïétiques qui, au contact de l’environnement de la moelle osseuse (cytokines, facteurs de transcription, niche hématopoïétique), seront capables de proliférer et de se différencier en progéniteurs hématopoïétiques (HP) capables de s’engager vers la voie mégacaryocytaire, donnant naissance à des MK immatures1. Sous l’influence de diverses cytokines, et en particulier de la thrombopoïétine (TPO), qui est la cytokine majeure de MKP; le MK subira alors deux grandes étapes de maturation : l’endomitose et le développement de membranes de démarcation (DMS). Ce MK complètement mature apparaît alors à proximité d’un vaisseau sinusoïdal dans lequel il peut émettre des extensions cytoplasmiques, les proplaquettaires, qui seront libérées sous le flux sanguin puis remodelées en plaquettes fonctionnelles2. Le clonage du TPO en 19943 a donné un coup de pouce à l’étude du MKP en accélérant le développement de techniques de culture in vitro permettant la différenciation HP et la maturation du MK.
Il existe de nombreuses pathologies affectant les plaquettes sanguines, à la fois en termes de nombre de plaquettes (augmentation ou diminution) et de fonction4,5. Être capable de récapituler la MKP in vitro à partir de HP humaine pourrait améliorer la compréhension des mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents à ce processus et, en fin de compte, la prise en charge thérapeutique des patients.
Diverses sources de HP humaine conviennent: sang de cordon, moelle osseuse et sang périphérique6,7,8. La récolte de HP dans le sang périphérique soulève moins de problèmes logistiques et éthiques que leur récupération du sang de cordon ombilical ou de la moelle osseuse. HP peut être récupéré de la leucaphérèse ou du pelage bouffant, mais ces sources sont coûteuses et pas toujours disponibles dans les centres de transfusion sanguine. D’autres protocoles, moins coûteux et plus faciles à réaliser, permettent la récupération directe des cellules mononucléaires du sang périphérique humain (PBMC) sans qu’il soit nécessaire de s’isoler préalablement par CD344,8. Cependant, la pureté des mégacaryocytes n’est pas satisfaisante avec cette méthode et une sélection de cellules CD34+ de PBMC est recommandée pour une différenciation optimale en MK. Cela nous a amenés à mettre en œuvre une purification HP à partir de filtres de leucoréduction (LRF), couramment utilisés dans les banques de sang pour éliminer les globules blancs et ainsi éviter les réactions immunologiques indésirables9. En effet, depuis 1998, les concentrés de plaquettes sont automatiquement leucodés en France. À la fin de ce processus, les LRF sont jetés et toutes les cellules retenues dans le LRF sont détruites. Les cellules des LRF sont donc facilement disponibles sans frais supplémentaires. Les LRF ont un contenu cellulaire proche de celui obtenu par leucaphérèse ou dans des couches bouffantes, notamment dans leur composition en CD34+ HP ce qui en fait une source remarquablement attrayante10. Il a déjà été démontré que le LRF en tant que source HP humaine fournit aux cellules des capacités fonctionnelles intactes11. Cette source a l’avantage d’être abondante et abordable pour la recherche en laboratoire. Dans ce contexte, cet article décrit successivement : i) l’extraction et la sélection de CD34+ HP à partir de LRF ; ii) une culture optimisée en deux phases, qui récapitule l’engagement de HP dans la voie mégacaryocytaire et la maturation de MK capable d’émettre des proplaquettaires; iii) une méthode pour libérer efficacement les plaquettes de ces MK; et iv) une procédure de phénotypage de MK et de plaquettes cultivées.
Des échantillons humains témoins ont été obtenus auprès de donneurs de sang volontaires qui ont donné leur consentement éclairé écrit recruté par le centre de transfusion sanguine où la recherche a été effectuée (Etablissement Français du Sang-Grand Est). Toutes les procédures ont été enregistrées et approuvées par le ministère Français de l’Enseignement supérieur et de la Recherche et enregistrées sous le numéro AC_2015_2371.Les donneurs ont donné leur approbation dans le formulaire de consentement CODHECO numéro AC- 2008 - 562, afin que les échantillons soient utilisés à des fins de recherche. Des études humaines ont été réalisées conformément à la déclaration d’Helsinki.
1. Extraction et sélection des cellules CD34+ (HP) de LRF

Figure 1: Modalités de rinçage arrière du LRF. (A) Schéma représentatif de (i) la connexion stérile du sac de transfert au LRF et (ii) le jeu de tubes au LRF. (B) Schéma représentatif de la connexion des seringues pour la collecte des cellules. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
2. Culture et différenciation de cellules CD34+ pour produire des mégacaryocytes matures porteurs de proplaquettaires
REMARQUE: Le protocole de culture cellulaire(Figure 3A),schéma représentatif de la procédure de culture cellulaire sont détaillés dans cette section.
3. Analyse par cytométrie en flux (phénotypage MK et numération plaquettaire cultivée)
REMARQUE: Ce protocole peut être appliqué au phénotypage des cellules les jours de culture sélectionnés. Il permet également de déterminer le nombre de la libération plaquettaire cultivée (Figure 4A,B).
Extraction et sélection de cellules CD34+ à partir de LRF
Ici, la méthode, dérivée de Peytour et al.9, décrit l’extraction et la sélection de cellules CD34+ à partir de LRF rejetées disponibles dans les banques de sang après l’élimination des leucocytes. À la suite de la procédure de rinçage arrière, habituellement 1,03 x10 9 ± 2,45 x10 8 cellules/LRF (Moyenne±SEM; n = 155) sont récupérés avec une viabilité de 94,88 ± 0,10 %(Figure 2A i). Après la sélection cd34 positive, on obtient une moyenne de 615,54 x10 3 ± 12,28 cellules/LRF (n = 155)(figure 2A ii). Si le nombre de cellules est inférieur à 300 000, il faut conclure que la procédure n’a pas été effectuée correctement et doit être arrêtée. Pour évaluer le succès de la sélection CD34, la pureté des cellules CD34+ est évaluée par cytométrie en flux(Figure 2B). En routine, une pureté supérieure à 90 % (91,88 ± 0,79 %) est attendue(Figure 2B). Une pureté inférieure à 75% pourrait signifier qu’il y a eu un problème dans la conduite du protocole et en particulier dans l’élution des colonnes. En dessous d’une pureté de 75%, les cellules ne sont pas conservées pour des expériences de culture.

Figure 2: Analyse du nombre decellules CD34+/LRF et de la pureté des CD34. (A) (i) Une analyse, par compteur de cellules, du nombre de cellules et de leur viabilité obtenues à la suite de la procédure, y compris la collecte du PBMC et la sélection du CD34, est effectuée ((1.03.109 ± 2.45.108 cellules/LRF (Moyenne ± SEM; n = 155) avec une viabilité de 94,88 ± 0,10% (n = 155)). (ii) Une analyse, par compteur de cellules, est également effectuée après sélection du CD34 (615,54 x 103 ± 12,28 cellules/LRF (n = 155)). (B) La pureté de CD34 est analysée par cytométrie en flux. (i) Les cellules ont été colorées avec un anticorps CD34-PE et identifiées sur leurs paramètres FSC/SSC. (ii) Sur la base du signal de diffusion et de l’analyse de l’expression CD34, la pureté est déterminée. Un pré-portail de positivité CD34 a été utilisé en fonction du contrôle négatif du marqueur CD34. (iii) Comme on peut le voir sur le graphique à barres, une pureté des cellules CD34+ supérieure à 90 % (91,88 ± 0,79 % (n = 17)) est attendue. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Différenciation et maturation des proplaquettaires porteurs de MK
La procédure de culture cellulaire décrite est divisée en deux étapes. Le premier, du jour (D) 0 à D7, est dédié à la prolifération et à l’engagement hp dans la voie mégacaryocytaire en réponse à une combinaison de cytokines et à l’ajout d’un composé chimique SR1. La seconde, de D7 à D13, est axée sur la maturation MK et l’extension proplaquettaire suite à l’ajout de TPO et SR1(Figure 3A). En tant que contrôle de la qualité de la culture, le comptage cellulaire, la détermination de la viabilité cellulaire et le phénotypage des cellules sont permédés à D7 et D10. Ces étapes ont été choisies car elles sont cruciales pour l’engagement HP, la maturation D7 et MK, D10, respectivement (données personnelles). À D7 et 10, la prolifération est systématiquement de x4,16 ± 0,25 (n = 34) et x2,30 ± 0,16 (n = 5), respectivement, avec une viabilité cellulaire comprise entre 86,38 ± 0,73 % (n = 34); et 84,80 ± 2,67 % (n = 5)(figure 3B). En ce qui concerne le phénotypage cellulaire, comme le montre la figure 3C,à D0, plus de 90% des cellules sont positives pour CD34. Ensuite, les cellules CD34+ s’engagent vers la lignée mégacaryocytaire, comme en témoigne l’apparition de CD41, un marqueur spécifique et précoce de MKP. En effet, à D7, 50,20 ± 2,90% des cellules sont positives pour CD34 et CD41(Figure 3Bii). Ensuite, MK améliore leur maturation. À D10, la majorité des MK sont matures, avec moins de 15,60 ± 4,70 % des cellules négatives pour CD41, 47,90 ± 8,90 % pour CD34+CD41+ et 36,40 ± 12,40 % pour CD34-CD41+ (Figure 3Biii).

Figure 3: Différenciation et maturation des proplaquettaires porteuses de MK. (A) Schéma représentatif de la procédure de culture cellulaire. Une méthode en deux étapes est utilisée : une étape de prolifération de D0 à D7 (SR1 et cocktail de cytokines) et une étape de maturation de D7 à D13 (SR1 et TPO). À D13, les plaquettes cultivées peuvent être libérées après cinq pipetages successifs. (B) (i) Taux de prolifération à D7 (x4,16 ± 0,25 (n = 34)) et viabilité cellulaire (86,38 ± 0,73 % (n = 34)). (ii) Taux de prolifération à D10 (x2,30 ± 0,16 (n = 5)) et viabilité cellulaire (84,80 ± 2,67 % (n = 5)). (C) Analyse de cytométrie en flux état de l’évolution phénotypique de MK en culture. À D0, 95,80 ± 0,80 % des cellules sont POSITIVES CD34 (n = 3). À D7, 50,20 ± 2,90 % des cellules sont positives pour CD34 et CD41. À D10, moins de 15,60 ± 4,70 % des cellules sont négatives pour cd41. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Libération de plaquettes cultivées, jour 13
L’examen des puits à D13 montre des MK ronds et des MK porteurs de proplaquettaires(Figure 4A). En moyenne, 35 % des MK cultivés étendent les proplaquettaires12. Il convient de noter que D13 représente le jour optimal pour l’extension proplaquettaire et la libération plaquettaire. Si le niveau requis de MK capable d’émettre des proplaquettaires n’est pas atteint, quelque chose doit avoir mal tourné tout au long du processus de culture et les résultats ne doivent pas être pris en compte.
Bien que les mécanismes exacts favorisant la libération plaquettaire par la MK mature soient encore mal compris, il est bien connu que les forces hémodynamiques sont indispensables. Pour imiter ces forces in vitro,la suspension contenant du MK proplaquettaire est aspirée et repoussée cinq fois avec un cône P1000, puis analysée par cytométrie en flux. À cette fin, des tubes contenant un nombre étalonné de perles fluorescentes sont utilisés. Tout d’abord, les billes présentes dans le tube sont fermées sur la fenêtre CD41-Alexa-fluor 488/PErcP-Cy5(Figure 4Bi,en rouge). Ensuite, les plaquettes cultivées sont visualisées dans une pré-porte (éléments de type plaquettaire), déterminée sur les paramètres de dispersion avant (FSC) et de dispersion latérale (SSC) des plaquettes natives(Figure 4Bii). Le nombre de plaquettes est ensuite déterminé en fonction de leur positivité CD41/CD42a (Figure 4Biii). Le comptage des cellules est arrêté dans ce protocole à 5 000 perles, mais un autre nombre fixe peut être utilisé en fonction de la recommandation du fournisseur. D’après les données acquises, le nombre de plaquettes comptées pour 5 000 perles est systématiquement à une moyenne de 24,01 ± 92 (n = 15)(Figure 4C). Connaissant le volume aspiré par le cytomètre en flux pour compter 5 000 billes (à calculer pour chaque cytomètre) et le volume total de culture, il est possible d’obtenir une approximation du nombre total de plaquettes cultivées libérées.

Figure 4: Libération de plaquettes cultivées au jour 13. (A) Image représentative en microscopie optique des proplaquettaires émettant du MK à D13. (B) Stratégie de quantification de la libération de plaquettes en culture. (i) Les perles sont fermées sur la fenêtre CD41-Alexa-fluor 488/PErcP-Cy5 (en rouge). (ii) Les éléments de type plaquettaire sont visualisés dans une porte déterminée sur les paramètres FSC/SSC des plaquettes natives (points gris). (iii) Les plaquettes cultivées sont déterminées sur leur positivité CD41/CD42 (violet). (C) Le nombre de plaquettes comptées pour 5 000 perles peut être obtenu, en moyenne de 24 011 ± 919 (n = 15). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
La procédure en un coup d’œil
Pour mieux résumer la méthode et comprendre chaque étape, une affiche résumant le protocole étape par étape est présentée à la figure 5. Cette fiche récapitulative peut être affichée dans la salle de culture et servir de mémo. Il est à noter que le succès des expériences n’est garanti qu’avec les références de produits indiquées dans le tableau fourni.

Figure 5: Isolement du CD34+. Affiche résumant le protocole étape par étape. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Ce protocole décrit en détail toutes les étapes impliquées dans l’obtention de progéniteurs hématopoïétiques CD34+ dérivés de leucofiltres et leur différenciation et maturation in vitro en mégacaryocytes proplaquettaires capables de libérer des plaquettes dans le milieu de culture. Cette procédure est utile pour l’analyse approfondie des mécanismes cellulaires et moléculaires contrôlant la mégacaryopoïèse.
Ce travail a été soutenu par la subvention ANR (Agence Nationale de la Recherche) ANR- 17-CE14-0001-1.
| 7-AAD | Biolegend | 558819 | |
| ACD | EFS-Alsace | NA | |
| Anti-CD34-PE  ; | Miltenyi biotec | 130-081-002 | |
| Anti-CD34-PECy7 | eBioscience | 25-0349-42 | |
| Anti-CD41-Alexa Fluor 488 | Biolegend | 303724 | |
| Anti-CD42a-PE | BD Bioscience | 559919 | |
| Apyrase | EFS-Alsace | NA | |
| BD Trucount Tubes | BD Bioscience | 340334 | |
| CD34 MicroBead Kit UltraPure, humain  ; | Miltenyi biotec | 130-100-453 | |
| Centrifuge | Heraeus | Megafuge 1.OR | Ou matériau équivalent |
| Compteur ADAM  ; | DiagitalBio | NA | Ou matériau équivalent |
| Cryotubes | Dutscher | 55002 | Ou matériau équivalent |
| Dextran de leuconostoc spp  ; | Sigma | 31392-50g | Ou matériau équivalent |
| DMSO Hybri-max  ; | Sigma | D2650 | |
| EDTA 0,5 M  ; | Gibco | 15575-039 | |
| Eppendorf 1,5 mL  ; | Dutscher | 616201 | Ou matériau équivalent |
| Unité de filtration Steriflip PVDF | Merck Millipore Ltd | SE1M179M6 | |
| Cytomètre en flux | BD Bioscience | Fortessa | |
| Human LDL | Stemcell technologies | #02698 | |
| ILOMEDINE 0,1 mg/1 mL | Bayer | MA038EX | |
| Inserts | Fenwal | R4R1401 | Ou matériau équivalent |
| Hotte à flux laminaire  ; | Holten | NA | Produit archivé |
| LS Columms  ; | Miltenyi Biotec | 130-042-401  ; | |
| Lymphoprep | Stemcell | 7861 | |
| Pen Strep Glutamine (100x) | Gibco | 10378-016 | |
| PBS (-) | Life Technologies | 14190-169  ; | Ou matériau équivalent |
| PGi2 | Sigma | P6188 | |
| Poches de transferts 600ml  ; | Macopharma | VSE4001XA | |
| filtres de pré-séparation (30µ ; m) | Miltenyi Biotec | 130-041-407 | |
| StemRegenin 1 (SR1) | Technologies des cellules souches | #72344 | |
| Supplément d’expansion StemSpan (100x) | Technologies des cellules souches | #02696 | |
| StemSpan-SFEM  ; | Stemcell technologies | #09650 | |
| Stericup Durapore 0,22µ ; m PVDF | Merck Millipore Ltd | SCGVU05RE | |
| SVF Hyclone  ; | Thermos scientifique | SH3007103 | |
| Syringues 30 mL  ; | Terumo | SS*30ESE1 | Ou matériau équivalent |
| Filtres à seringue Millex 0,22µ ; M PVDF | Merck Millipore Ltd | SLGV033RB | |
| TPO | Stemcell technologies | #02822 | |
| Tubes 50 mL | Sarstedt | 62.548.004 PP | Ou matériau équivalent |
| Tubes 15 mL  ; | Sarstedt | 62.554.001 | PP Ou matière équivalente |
| Tubulures | B Braun | 4055137 | Ou matière équivalente |