Sans objet
Article de méthode
14 juillet 2023
Sans objet
Couvrant ~40 % du corps humain, le muscle squelettique est un organe majeur, soutenant des fonctions critiques du mouvement à la respiration et au métabolisme. Il est important de noter qu’il a une capacité unique à s’auto-réparer après une blessure et, grâce à cette capacité de régénération, assure une récupération fonctionnelle et structurelle complète des dommages graves en moins d’un mois. Plusieurs types de cellules ont été impliqués dans cette remarquable capacité de réparation, les cellules souches musculaires jouant un rôle central.
Des chercheurs du monde entier ont mis au point plusieurs tests pour analyser les muscles squelettiques aux niveaux fonctionnel, moléculaire et cellulaire. Chaque technique a ses propres atouts, les tests in vivo sur des modèles animaux représentant l’option la plus pertinente pour l’homme et la complexité des organismes vivants. Les équivalents in vitro et ex vivo gagnent du terrain alors que les groupes de recherche du monde entier s’efforcent de minimiser la recherche sur les animaux compte tenu du principe internationalement reconnu du remplacement-réduction-raffinement (3R). Cette collection de méthodes visait à fournir des modèles in vivo et ex vivo pour les études musculaires moléculaires, cellulaires et fonctionnelles à travers les espèces.
Montandon et al.1 décrivent des techniques permettant de caractériser rapidement les phénotypes de régénération musculaire chez les poissons zèbres de contrôle et les génotypes mutants. Tout d’abord, les embryons sont génotypés à l’aide de matériel qui est secoué sur des animaux anesthésiés. Il s’agit d’une perspective passionnante car la plupart des protocoles impliquant le génotypage d’embryons génétiquement modifiés nécessitent un sacrifice simultané de l’embryon. Ensuite, la régénération est induite en poignardant une région spécifique de la musculature de la larve de poisson-zèbre. Grâce aux propriétés optiques du sarcomère, l’intégrité du muscle blessé peut être évaluée à l’aide de l’imagerie post-blessure. Ce protocole est d’un grand intérêt pour les scientifiques qui étudient la régénération musculaire car il s’agit d’une méthode rapide et potentiellement à haut débit pour étudier différents mutants à la recherche de défauts régénératifs.
Hüttner et al.2 et Pegoli et al.3 présentent une méthode qui permet d’étudier les cellules souches musculaires, la population cellulaire au cœur de la régénération musculaire. La méthode est très intéressante pour les chercheurs qui se concentrent sur les études d’activation précoce et les interactions cellule-niche. La méthode des cultures uniques de myofibres permet de cultiver et d’étudier des cellules souches musculaires jusqu’à 96 h alors qu’elles sont encore associées aux fibres musculaires, recevant des signaux de cette niche proche et endogène. La technique est particulièrement difficile à mettre en place en raison des nombreuses étapes délicates que Hüttner et al.2 expliquent soigneusement (par exemple, la dissection et la dissociation musculaires douces). Allant plus loin, les auteurs détaillent le ciblage des siRNA pour les analyses fonctionnelles des facteurs qui peuvent influencer le comportement des cellules souches, et ils soulignent l’importance de comparer les cellules siRNA transfectées aux cellules témoins transfectées de la même souris et du même muscle. En parallèle, Pegoli et al.3 décrivent comment cette méthode peut être ajustée pour étudier les cellules souches musculaires dans le contexte de la dystrophie musculaire d’Emery-Dreifuss et de la vie postnatale précoce, en se concentrant sur les défis liés à la fragilité musculaire dans ce contexte. Pour augmenter l’efficacité du protocole, ils guident les lecteurs avec des images de fibres avec une bonne et une mauvaise survie et ils soulignent la nécessité de « valider empiriquement » le temps de digestion.
Zaidan et al.4 décrivent un système de culture ex vivo du muscle squelettique qui favorise la production de cellules de réserve de type reposant, tout en maintenant un certain nombre d’autres types de cellules, les deux présentant des défis dans des systèmes de culture alternatifs. Ainsi, cette méthode peut être utile pour les chercheurs orientés vers les études de quiescence ou les interactions niche-cellules souches, y compris dans des conditions qui modifient les voies moléculaires à l’aide de médicaments, de siRNA ou de vecteurs. Le protocole implique une dissection rapide des muscles des membres postérieurs, suivie d’une digestion et d’une filtration enzymatiques. Ensuite, les cellules sont mises en culture, avec l’apparition de cellules de réserve dans la semaine. Le protocole permet une amplification à grande échelle de ces cellules de réserve, avec la possibilité d’imager des cellules vivantes à l’aide de souris génétiquement marquées, telles que Pax7nGFP.
Park et al.5 démontrent comment le nitrate et le nitrite peuvent être mesurés dans les muscles squelettiques, l’un des principaux organes de stockage du nitrate. La méthode décrite est particulièrement intéressante pour les chercheurs qui étudient la physiologie de l’exercice et les troubles neuromusculaires ou métaboliques liés au cycle de l’oxyde nitrique. Même s’il existe d’importants progrès technologiques pour faciliter les mesures des nitrates et des nitrites, plusieurs paramètres peuvent affecter le résultat final et sont soigneusement décrits et comparés par les auteurs (p. ex., méthode d’homogénéisation, taille de la biopsie, type de muscle).
Hessel et al.6 décrivent en détail une procédure de prélèvement de biopsies du muscle tibial antérieur de patients humains afin d’obtenir des fibres d’une longueur suffisante pour des expériences mécaniques. Les auteurs soulignent que les patients présentant des lésions musculaires récentes doivent être exclus. Une fois que le consentement éclairé des patients éligibles est obtenu, l’échographie est utilisée pour évaluer le meilleur site dans le muscle pour le prélèvement de la biopsie. Après avoir discuté de la voie d’injection idéale, l’équipe effectue la biopsie à l’aide d’une aiguille spécialisée. Enfin, les soins postopératoires aux patients et les méthodes de traitement des tissus sont détaillés. Cette méthode est d’un intérêt particulier pour les médecins-chercheurs, qui souhaitent normaliser la collecte de tissus sur les patients pour les études mécaniques des fibres musculaires.
Dans cette collection de méthodes, les études mécaniques sont présentées par Brightwell et al.7 et Corona et al.8. Ces articles traitent des méthodes de mesure de la force dans des modèles animaux de petite et de grande taille. Les maladies ou blessures neuromusculaires affectent négativement la force musculaire ; Ainsi, l’exercice, la nutrition et les interventions thérapeutiques visent à le restaurer. Brightwell et al.7 détaillent une méthode pour évaluer la fonction musculaire du quadriceps chez la souris d’une manière analogue aux méthodes utilisées chez les patients humains. Tout d’abord, ils fournissent des étapes pour préparer l’équipement et les logiciels nécessaires à l’expérience. Ensuite, la souris est anesthésiée et mise en position pour que la fonction extensrice soit évaluée. Des électrodes sont placées dans la partie distale du quadriceps pour l’induction de la contraction, un courant optimal est évalué et les mesures du couple tétanique isométrique maximal sont enregistrées et analysées. À l’aide d’un modèle animal plus grand, Corona et al.8 évaluent le couple isométrique dans le muscle dorsifléchisseur des membres postérieurs du porc, en montrant les réglages étape par étape de l’équipement et le protocole de mesure de la force. Il est à noter qu’ils présentent des fronts d’onde de haute et de basse qualité pour assurer une acquisition optimale des résultats. Ils reconnaissent les points forts de cette technique non invasive qui permet des analyses longitudinales d’un même animal, mais ils discutent aussi en détail des étapes critiques (par exemple, la stimulation nerveuse, l’alignement mécanique) et des limites de la méthode.
Il reste encore de nombreuses questions en suspens dans le domaine de la recherche sur les muscles squelettiques : quels gènes sont cruciaux pour la régénération musculaire, comment les cellules satellites maintiennent le potentiel de régénération tout au long de la vie de tant d’organismes différents et comment la fonction musculaire est-elle affectée dans différentes maladies. Cette collection présente un certain nombre de techniques modernes pour étudier la fonction et la réparation musculaires aux niveaux moléculaire et mécanique, en utilisant un large éventail de systèmes modèles. En fournissant des protocoles détaillés, les auteurs de ces articles ont déjà contribué à accroître la cohérence et la transparence de la recherche fondamentale et appliquée sur les muscles squelettiques.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Aucun financement extérieur n’a soutenu ce travail.
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