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Les nanotubes tunneliers (TNT) sont des conduits à membrane à base de F-actine, principalement ouverts, et jouent un rôle essentiel dans le transfert intercellulaire de cargaison et d’organites1. La caractéristique unique des TNT est qu’ils connectent des cellules voisines sans aucun contact avec le substrat; Ils mesurent plus de 10 à 300 μm de long et leur diamètre varie entre 50 nm et 1 μm 2,3. Les TNT sont des structures transitoires et leur durée de vie dure de quelques minutes à plusieurs heures. Les TNT ont d’abord été démontrés dans les cellules neuronales PC121; Plus tard, de nombreuses études ont montré leur existence dans plusieurs types cellulaires in vitro et in vivo 4,5. Plusieurs études ont révélé l’importance pathologique des TNT dans divers modèles de maladies, telles que les maladies neurodégénératives, le cancer et les infections virales 6,7,8.
Les hétérogénéités structurelles des TNT ont été démontrées par plusieurs études dans divers systèmes cellulaires9. Les différences sont basées sur la composition du cytosquelette, le mécanisme de formation et les types de cargaison transférés10. Principalement, la continuité membranaire ouverte et F-actine positive qui plane entre deux cellules voisines et transfère des organites est considérée comme constituée de TNT11. Cependant, le manque de clarté ou de diversité observé dans la formation des TNT ajoute à la difficulté de développer des marqueurs spécifiques au TNT. Ainsi, il est difficile d’identifier les structures TNT par des méthodes de détection conventionnelles et de distinguer les nanotubes membranaires en termes de protubérances ouvertes et fermées12. Cependant, la caractéristique des TNT de planer sous forme de protubérances de la membrane F-actine entre deux cellules est relativement plus facile et plus réalisable à identifier à l’aide de techniques d’imagerie conventionnelles. D’autres protubérances cellulaires à base d’actine telles que les filopodia et les filopodia dorsales ne peuvent pas planer entre deux cellules éloignées, en particulier lorsque les cellules sont fixes. Il convient de noter que les neurites en développement à extrémité fermée, couplées électriquement, sont souvent appelées structures de type TNT13.
On sait que la F-actine joue un rôle important dans la formation de TNT, et plusieurs études ont montré que l’inhibiteur de la F-actine cytochalasine D inhibe la formation de TNT14,15. En revanche, les inhibiteurs des microtubules n’ont aucun effet sur la formation de TNT16. Les 2 dernières décennies ont vu plusieurs rapports sur le rôle important que jouent les TNT dans la propagation de la pathologie et de la résistance tumorale et de la thérapie17. Par conséquent, il existe une demande sans fin pour de meilleures techniques de caractérisation du TNT.
L’absence de marqueurs spécifiques des TNT et la diversité de la morphologie et de la composition du cytosquelette rendent difficile le développement d’une méthode unique de caractérisation. Certaines études ont utilisé des techniques automatisées de détection d’images et de quantification TNT18,19. Cependant, la méthode actuelle d’analyse manuelle de volume 3D présente plusieurs avantages par rapport à l’analyse automatique d’images pour la détection et la quantification des TNT. Souvent, des yeux humains entraînés peuvent repérer ces nanostructures en vol stationnaire plus facilement qu’une méthode de détection d’images automatisée. De plus, les méthodes de détection automatique pourraient être difficiles à mettre en œuvre dans des laboratoires dépourvus d’expertise en algorithmes. La méthode actuelle pourrait être largement adoptée par les chercheurs en raison de sa précision et de sa reproductibilité.
Dans une étude récente, nous avons montré que l’oAβ favorise la biogenèse des TNT dans les cellules neuronales via un mécanisme d’endocytose médié par PAK1, dépendant de l’actine12. Les TNT induits par oAβ expriment également PAK1 activé (ou phospho-PAK1). Nous avons développé une méthode de reconstruction d’images en vue de volume 3D pour distinguer les TNT immunocolorés par oAβ, F-actine et phospho-PAK1. Les neurones en développement positifs à la tubuline β-III ressemblent souvent à des structures planantes de type TNT20. Par conséquent, nous avons en outre distingué les TNT à base de F-actine des neurites positifs à la tubuline β-III et d’autres protubérances de type TNT. Les images de volume 3D ont été utilisées pour identifier les TNT sur la base de leurs caractéristiques de vol stationnaire au-dessus du substrat et de rester connectés entre deux cellules voisines. Cet article décrit l’identification et la détection de conduits membranaires contenant de l’actine ou de TNT à l’aide d’images confocales z-stack et, enfin, la quantification manuelle des structures identifiées à partir d’images de reconstruction de vue de volume 3D. La méthode présentée ne permet pas de distinguer les TNT propres ouverts des structures fermées de type TNT; cette méthode permet d’identifier les TNT en culture cellulaire 2D in vitro sur un substrat plat. Cependant, la méthode est facile à mettre en œuvre et à reproduire et peut être largement utilisée pour la quantification précise des TNT à base d’actine et pour les distinguer des neurites et des structures de type TNT positives à la β-tubuline.