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Pour étudier la dynamique proliférative des cellules épithéliales mammaires au cours des différents stades de développement de la glande mammaire, le protocole décrit a été effectué. La conception du R.MIW est illustrée à la figure 1, et la procédure d’implantation d’un R.MIW est résumée à la figure 2. Le R.MIW est implanté chirurgicalement entre la glande mammaire et la peau. Une suture est utilisée pour maintenir à l’intérieur de l’anneau de fenêtre et empêcher les souris de tirer sur les sutures (Figure 2). Les sutures qui maintiennent le R.MIW sont faites de soie non résorbable, qui a des propriétés hypoallergéniques, une texture douce et est facile à manipuler. L’anneau R.MIW est en titane, l’un des matériaux les plus biocompatibles qui ne favorisent pas l’inflammation ou la nécrose après l’implantation21. Si les conditions aseptiques sont suivies et que les sutures sont bien exécutées, l’implantation de la glande mammaire R.MIW présente un faible risque de complications postopératoires. De plus, contrairement à l’implantation de fenêtre d’imagerie abdominale22, l’implantation de R.MIW n’est pas un facteur limitant pour la survie de la souris car la glande mammaire n’est pas un organe vital et permet une imagerie quotidienne jusqu’à la limite spécifiée dans le protocole éthique. Le seul facteur qui limite la durée de l’implantation de la fenêtre est le renouvellement homéostatique de la peau, qui finira par entraîner la chute des sutures après 4 à 6 semaines. Par conséquent, il est important d’inspecter régulièrement la stabilité des sutures. Si vous le souhaitez, les sutures peuvent être retirées et remplacées par une nouvelle suture de cordon de bourse dans des conditions aseptiques (comme décrit aux étapes 3.5 à 3.8) pour rassurer la stabilité de la fenêtre.
Un défi majeur lors de l’utilisation de l’approche d’imagerie multijournalière consiste à retracer un retour sur investissement sur des jours consécutifs. À cette fin, une analyse rapide de la vue d’ensemble peut être incluse avant de sélectionner le(s) retour(s) sur investissement (Figure 3B). Plusieurs repères tissulaires peuvent être utilisés pour retracer la même région du tissu, y compris le signal du réseau de collagène (visualisé par la deuxième génération harmonique), la structure tissulaire, ainsi que les modèles locaux de cellules marquées différentiellement ou stochastiquement avec des colorants ou des protéines fluorescentes (Figure 3B). Dans cet exemple représentatif, un R.MIW a été implanté sur la 4ème glande mammaire d’un MMTV-PyMT; R26-CreERT2het; R26-Confettihet souris femelle au début de la formation de tumeurs palpables. Par la suite, une recombinaison stochastique a été induite par injection de 1,5 mg de tamoxifène, entraînant une recombinaison de la construction confetti dans certaines cellules (Figure 3C). Les cellules tumorales recombinées ont été suivies pendant une période de 20 jours (Figure 3B,C). Si l’imagerie de la même région de la glande mammaire sur des jours consécutifs est exclue, la fenêtre peut être ouverte dans un environnement aseptique (comme décrit à l’étape 5.1) pour éclaircir davantage et repositionner le tissu pour améliorer la visibilité et l’acquisition d’images (Figure 3A).
En utilisant cette méthode, la glande mammaire en développement pendant la puberté a été suivie au niveau unicellulaire. Une IVM répétée à travers un R.MIW a été réalisée à l’aide de R26-CreERT2het; R26-mTmGhet souris femelles âgées de 4 à 6 semaines, chez lesquelles toutes les cellules sont marquées avec une membrane tdTomato (Figure 4A)23. Des souris ont reçu une faible dose de tamoxifène (0,2 mg/25 g de poids corporel), ce qui a entraîné une recombinaison sporadique de la construction mTmG, provoquant un passage du rouge au vert dans certaines cellules de tous les tissus, y compris la glande mammaire (figure 4B). Les mêmes ROI ont été revus sur plusieurs jours pour visualiser les changements morphologiques dans la glande mammaire, y compris l’allongement canalaire et la ramification canalaire (Figure 4C) à une résolution cellulaire. Il est important de noter que cette combinaison de marquage cellulaire stochastique et de MIV de plusieurs jours permet également de visualiser les changements dynamiques de l’environnement canalaire, tels que la dynamique des cellules individuelles dans le stroma entourant les canaux allongés et ramifiés (Figure 4D) ainsi que la dynamique cellulaire au sein du ganglion lymphatique inguinal (Figure 4E).

Figure 4 : IVM de plusieurs jours de morphogenèse ramifiée pubertaire. (A) Pubertal R26-CreERT2; Des souris R26-mTmG âgées de 4 à 6 semaines ont reçu une faible dose de tamoxifène entraînant une recombinaison médiée par cre de l’allèle R26-mTmG et ont été photographiées aux jours 1, 3 et 5 pour suivre les changements dynamiques dans le développement de la glande mammaire. (B) Représentation schématique de la construction de la souris R26-mTmG qui, dans des conditions non recombinées, entraîne l’expression omniprésente de la membrane tdTomato (mT). Lors de la recombinaison médiée par Cre, mT est commuté pour l’expression membranaire eGFP (mG). (C) rendu 3D d’un conduit mammaire allongé et ramifié sur plusieurs jours imagé à travers un R.MIW dans un R26-CreERT2; R26-mTmG souris femelle à l’âge de 6 semaines. (D) Images uniques du plan Z de la pointe ramifiée (panneaux supérieurs) et de la branche allongée (panneaux inférieurs). mT est représenté en rouge, et mG en cyan, les barres d’échelle représentent 100 μm (A et B). Les cellules individuelles du stroma sont mises en évidence par des astérisques blancs. Notez que l’intensité du signal a été augmentée manuellement pour mettre en évidence les cellules individuelles dans le stroma, ce qui a conduit à une apparence légèrement surexposée des cellules épithéliales mammaires. (E) Images représentatives du ganglion lymphatique inguinal d’un R26-CreERT2; Souris femelle R26-mTmG imagée via un R.MIW, montrant un balayage de tuiles de vue d’ensemble (panneau de gauche), des images de zoom (panneaux de droite) d’un seul plan Z (en haut) et un rendu 3D (en bas). La deuxième génération harmonique (collagène I) est représentée en vert, mT en rouge et mG en cyan. Les barres d’échelle représentent 500 μm (vue d’ensemble tilescan) et 100 μm (zoom des images). Les panneaux de figure C et D sont modifiés à partir de Messal et al. 2. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
De même, dans la glande mammaire adulte, l’approche R.MIW proposée permet de visualiser les mêmes structures canalaires sur plusieurs jours avec une visibilité sans compromis. Même l’utilisation de modèles rapporteurs fluorescents24 moins brillants, tels que le modèle murin Cdh1-mCFP (Ecadherin-mCFP), permet de visualiser la stabilité canalaire et les changements morphologiques subtils à une résolution cellulaire (Figure 5). Notez que la visibilité entre le jour 3 et le jour 5 s’est considérablement améliorée après le repositionnement des tissus (Figure 5).

Figure 5 : Imagerie multi-jours de la glande mammaire adulte. Images 3D rendues d’une structure canalaire mammaire d’une souris femelle adulte Cdh1-mCFP (cyan, marquant l’expression des cellules luminales positives à l’écadhérine) sur plusieurs jours consécutifs. Le motif de collagène I (deuxième génération harmonique, magenta) a été utilisé pour retracer le même retour sur investissement, et le signal Cdh1-mCFP a été utilisé pour marquer les cellules canalaires (luminales). Notez que la visibilité après le jour 3 a été améliorée par l’ouverture du couvercle R.MIW et le repositionnement du tissu. Les barres d’échelle représentent 100 μm. Veuillez cliquer ici pour afficher une version agrandie de cette figure.
Pour évaluer l’hétérogénéité proliférative des cellules épithéliales mammaires au cours du cycle hormonal au niveau unicellulaire, le modèlede souris rapporteur Kikume Green-Red (KikGR) photo-convertible 25,26 a été utilisé, qui a une expression omniprésente de la protéine KikGR. KikGR est un fluorophore brillant qui subit une conversion vert-rouge lors de l’exposition à la lumière violette et le rapport rouge/vert peut être utilisé comme indicateur de l’activité proliférative d’une cellule2 (Figure 6A,B). En utilisant l’approche R.MIW, nous avons suivi les mêmes cellules dans l’arbre canalaire de la glande mammaire adulte pendant plusieurs jours et avons trouvé une hétérogénéité proliférative imprévue dans tout l’arbre canalaire (Figure 6C). Les cellules prolifératives élevées et faibles étaient réparties également sur les différentes zones converties (Figure 6C,D). Fait frappant, au niveau local, les cellules voisines ont montré de grandes différences dans leur rapport rouge/vert (Figure 6C,D). La quantification du rapport rouge/vert de différentes cellules (comme approximation de leur activité proliférative) 10 jours après la photo-conversion, a révélé des taux de dilution très variables de certaines cellules dans le même micro-environnement canalaire (Figure 6E). Ensemble, ces données révèlent une hétérogénéité proliférative locale remarquable au sein de la glande mammaire adulte et, en même temps, un taux de renouvellement uniforme mondial.

Figure 6 : MIV longitudinale de l’hétérogénéité proliférative dans la glande mammaire adulte à l’aide du modèle murin KikGR. (A) Les souris KikGR ont été photographiées au jour 0 avant et après l’exposition à la lumière violette. Les séances d’imagerie ont été répétées les jours 2, 6 et 10 après la conversion. (B) Représentation schématique des résultats hypothétiques lors de la photo-conversion des cellules épithéliales mammaires KikGR après prolifération (panneau de gauche) et absence de prolifération (panneau de droite) en fonction du temps. (C) La même zone de la glande mammaire a été imagée à travers un R.MIW sur une période de 10 jours. Des régions plus petites ont été photo-converties le jour 0 et montrent un taux de dilution similaire du signal rouge kikume au fil du temps, indiquant un taux de renouvellement égal dans tout l’épithélium. (D) Les images zoomées (plans Z simples) des régions indiquées dans le panneau C montrent une hétérogénéité proliférative au niveau cellulaire 6 et 10 jours après la photo-conversion. Les barres d’échelle représentent 100 μm (panneau C) et 10 μm (panneau D). (E) Quantification du rapport rouge/vert des cellules sélectionnées au hasard (n = 48 cellules) dans trois zones photo-converties. Un rapport rouge/vert élevé est révélateur d’un faible taux de dilution et d’une faible activité proliférative, tandis qu’un faible rapport rouge/vert est révélateur d’un taux de dilution et d’une prolifération élevés. Les panneaux de figure C à E ont été modifiés à partir de Messal et al. 2. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.