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L’œil d’un vertébré contient une lentille optique vivante qui aide à focaliser les images sur la rétine1. La lentille est suspendue sur l’axe optique par un système de fibres délicates orientées radialement, comme illustré à la figure 1A. À une extrémité, les fibres se fixent à l’équateur de la lentille et, à l’autre, à la surface du corps ciliaire. Leurs longueurs s’étendent sur des distances allant de 150 μm chez la souris à 1 mm chez l’homme. Collectivement, ces fibres sont connues sous le nom de zonule de Zinn2, la zonule ciliaire, ou simplement la zonule. Les traumatismes oculaires, les maladies et certains troubles génétiques peuvent affecter l’intégrité des fibres zonulaires3, entraînant leur échec éventuel et une perte de vision qui l’accompagne. Chez la souris, les fibres ont un noyau composé principalement de la protéine fibrilline-2, entourée d’un manteau riche en fibrilline-14. Bien que les fibres zonulaires soient uniques à l’œil, elles présentent de nombreuses similitudes avec les fibres ECM à base d’élastine trouvées ailleurs dans le corps. Ces dernières sont recouvertes d’un manteau de fibrilline-15 et ont des dimensions similaires à celles des fibres zonulaires6. D’autres protéines, telles que les protéines de liaison β (LTBPs) et la glycoprotéine 1 associée aux microfibrilles (MAGP-1), se trouvent en association avec les deux types de fibres7,8,9,10,11. Le module élastique des fibres zonulaires est compris entre 0,18 et 1,50 MPa12,13,14,15,16, comparable à celui des fibres à base d’élastine (0,3-1,2 MPa)17. Ces similitudes architecturales et mécaniques nous amènent à croire que tout aperçu des rôles des protéines associées aux zonules peut aider à élucider leurs rôles dans d’autres fibres élastiques ECM.
L’objectif principal du développement de la méthode décrite ici est de mieux comprendre le rôle de protéines zonulaires spécifiques dans la progression de la maladie oculaire héréditaire. L’approche générale consiste à comparer les propriétés viscoélastiques des fibres zonulaires chez les souris de type sauvage avec celles des souris porteuses de mutations ciblées dans les gènes codant pour les protéines zonulaires. Bien que plusieurs méthodes aient été utilisées précédemment pour mesurer les propriétés élasto-mécaniques des fibres zonulaires, toutes ont été conçues pour les yeux d’animaux beaucoup plus grands12,13,14,15,16. En tant que tels modèles, ils ne sont pas génétiquement traitables; nous avons cherché à développer une méthode expérimentale mieux adaptée aux petits et délicats yeux des souris.
La méthode que nous avons développée pour évaluer la viscoélasticité des fibres zonulaires de souris est une technique que nous appelons le test pull-up4,18, qui est résumé visuellement dans la figure 1. Une description détaillée de la méthode pull-up et de l’analyse des résultats est fournie ci-dessous. Nous commençons par décrire la construction de l’appareil, y compris les pièces imprimées en trois dimensions (3D) utilisées dans le projet. Ensuite, nous détaillons le protocole utilisé pour obtenir et préparer les yeux pour l’expérience. Enfin, nous fournissons des instructions étape par étape sur la façon d’obtenir des données pour la détermination des propriétés viscoélastiques des fibres zonulaires. Dans la section Résultats représentatifs, nous partageons des données inédites obtenues avec notre méthode sur les propriétés viscoélastiques des fibres zonulaires de souris dépourvues de MAGP-119 ainsi qu’un ensemble de contrôle obtenu à partir d’animaux de type sauvage appariés selon l’âge. Enfin, nous concluons par des remarques générales sur les avantages et les limites de la méthode, et des suggestions d’expériences potentielles qui pourraient élucider comment les facteurs environnementaux et biochimiques affectent les propriétés viscoélastiques des fibres ECM.