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Isolement des monocytes
Ce manuscrit décrit un protocole permettant de générer des mo-DC à partir de monocytes CD14+ isolés chez l’homme (Figure 1A), suivi d’un traitement à la sialidase pour réduire la teneur en acide sialique à la surface de ces cellules.
Il existe différentes façons d’obtenir des DC humains, par exemple directement à partir du sang ou des tissus périphériques ou par différenciation à partir de précurseurs tels que les cellules souches ou les monocytes. L’obtention de DC différenciés des monocytes isolés du sang périphérique est beaucoup plus simple en raison de la facilité d’obtention de grandes quantités de monocytes par rapport à d’autres sources de DC41. Néanmoins, pour obtenir un pourcentage élevé de monocytes isolés, toutes les étapes du protocole doivent être suivies scrupuleusement. Par exemple, le milieu de gradient de densité peut être toxique pour les cellules, et pour prévenir la mort cellulaire, il faut éviter tout contact prolongé des cellules avec le milieu de gradient de densité et laver soigneusement les cellules. La manipulation cellulaire doit être effectuée le plus rapidement possible pour éviter la perte de viabilité cellulaire. À partir des PBMC, les monocytes peuvent être isolés par sélection positive à l’aide de la méthode de tri cellulaire activé magnétiquement (MACS), qui est une technologie appropriée pour produire un grand nombre de monocytes. De plus, par rapport à d’autres méthodes de sélection des monocytes, les mo-DC dérivés de monocytes isolés de MACS possèdent une plus grande capacité à stimuler l’activité antitumorale des lymphocytes T42. Dans ce protocole, une fois isolés, les monocytes ont été incubés avec de l’IL-4 et du GM-CSF pendant une période de 5 à 6 jours pour réaliser la différenciation en mo-DC immatures (Figure 1). Les résultats ont montré que morphologiquement (Figure 1A) et phénotypiquement (Figure 1B), les monocytes isolés se sont différenciés en mo-DC immatures. De plus, tout au long de la différenciation, les mo-DC ont perdu l’expression des marqueurs CD14 et ont gagné l’expression de CD1a et de MHC-II (Figure 1B), qui sont nécessaires à la présentation de l’antigène aux lymphocytes T.
L’isolement et la différenciation des monocytes en mo-DC sont des limites à ce protocole. Le processus d’isolement est une étape sensible qui doit être exécutée avec soin et rapidité pour éviter la mort cellulaire, et cette étape doit également être effectuée chaque fois que des mo-DC sont nécessaires pour une nouvelle expérience. Le processus de différenciation prend 5 à 6 jours, ce qui pose une difficulté en termes d’utilisation de cette méthode pour les analyses à haut débit. Néanmoins, la méthode d’isolement et l’utilisation de cytokines pour différencier les mo-DC sont utiles pour générer un grand nombre de mo-DC fonctionnels in vitro à des fins d’expérimentation. Les mo-DC générés dans ce protocole sont capables de subir un traitement à la sialidase, une cytométrie en flux, un ELISA, une microscopie confocale, etc., soulignant ainsi l’importance et l’utilité de cette méthode30.
Traitement des mo-DC immatures et de la sialidase
Les sialidases sont essentielles à la régulation de la sialylation et sont responsables de l’élimination des acides sialiques des glycanes de surface cellulaire. Dans les mo-DC, l’élimination de l’acide sialique par la sialidase conduit à la maturation de ces cellules, ce qui augmente la présentation croisée de l’antigène et l’activation ultérieure des lymphocytes T et l’activité antitumorale30.
Les mo-DC humaines immatures présentent une teneur élevée en acides sialiques liés à la surface des cellules α(2,6) et α(2,3)27 par rapport aux mo-DC matures31,43. De plus, l’élimination des acides sialiques en traitant les mo-DC avec de la sialidase améliore la maturation des DCs 28,30,31. La sialidase sélectionnée pour cette expérience provenait de la bactérie Clostridium perfringens. Pourtant, d’autres organismes produisent également des sialidases, telles que les bactéries Streptococcus pneumoniae, Vibrio cholerae, ou Salmonella typhimurium44, la sangsue Macrobdella decora45, et même Homo sapiens46, et les sialidases de ces organismes sont également utilisées expérimentalement. Cependant, chaque sialidase a des spécificités de substrat différentes. De plus, l’utilisation de l’enzyme sialidase peut avoir ses limites ; par exemple, la manipulation des mo-DC pendant le traitement peut stimuler davantage ces cellules. De plus, la quantité de sialidase et les temps d’incubation doivent être optimisés en fonction du type de cellules utilisées et de leur composition en acide sialique. L’élimination de l’acide sialique n’est pas un effet permanent mais plutôt un phénomène transitoire, car la cellule restaurera sa teneur en acide sialique à la surface de la cellule. Outre la sialidase, il existe d’autres méthodes pour réduire les molécules d’acide sialique à la surface des cellules, telles que l’utilisation d’inhibiteurs de la sialyltransférase, le knock-out des gènes de la sialyltransférase ou le blocage métabolique de l’acide sialique à l’aide de mimétiques de l’acide sialique47,48,49. Néanmoins, ces méthodes peuvent présenter des effets distincts sur les cellules, et outre la désialylation, la viabilité cellulaire doit être prise en compte. Le traitement enzymatique à la sialidase est une méthode pratique pour éliminer efficacement et transitoirement les acides sialiques de surface cellulaire tout en maintenant la viabilité cellulaire.
Dans ce travail, la sialidase a été ajoutée aux mo-DC immatures à la concentration de 500 mU/5 x 106 cellules/mL, et les cellules ont été incubées à 37 °C pendant 60 min. Le traitement a été réalisé à l’aide de RPMI-1640 sans sérum afin de préserver la viabilité cellulaire et d’éviter toute interaction entre les molécules sialylées présentes dans le sérum30. Le traitement par la sialidase peut être effectué avec d’autres tampons que le RPMI, tels que l’acétate de sodium de 50 mM, un pH de 5,1 (dans le cas de C. perfingens sialidase) ou un PBS50,51,52. Néanmoins, le RPMI-1640 est le milieu de culture le plus courant pour les DC car il maintient des conditions expérimentales constantes pendant la procédure, évite d’induire la maturation et réduit tout stress pouvant être causé par les tampons de sialidase ou PBS53,54,55,56. Après l’incubation avec la sialidase, il est essentiel de bien laver les cellules avec un milieu supplémenté en sérum pour garantir l’arrêt de la réaction enzymatique. La présence de molécules sialylées dans le sérum va entrer en compétition en tant que substrats pour la sialidase, assurant ainsi un arrêt rapide de la réaction.
Caractérisation des marqueurs de surface par cytométrie en flux et microscopie confocale
Pour la détermination du profil d’acide sialique, dans la section 3 du protocole, nous avons utilisé la coloration de la lectine suivie d’une cytométrie en flux et d’une microscopie confocale à balayage laser. Pour la procédure de coloration cellulaire, dans les deux cas, les concentrations de lectine et les conditions d’incubation ont été optimisées pour éviter l’agglutination et la mort des cellules. Il est essentiel d’effectuer l’incubation à 4 °C dans des tampons contenant au moins 2 % de FBS ou de BSA pour éviter une liaison non spécifique des lectines. Dans ce protocole, le RPMI-1640 contenant 10 % de FBS a été utilisé pour maintenir des conditions expérimentales constantes et éviter le stress cellulaire. En ce qui concerne la microscopie confocale, la fixation des cellules avant la coloration est essentielle pour préserver la morphologie, prévenir l’autolyse et maintenir l’antigénicité.
L’analyse du phénotype mo-DC par cytométrie en flux a montré que les mo-DC traités à la sialidase avaient une quantité significativement plus élevée de lectine PNA liée à la surface cellulaire par rapport aux lectines MMA et SNA, qui diminuait après le traitement par sialidase (Figure 2A). Comme on pouvait s’y attendre, la coloration du PNA a augmenté, car le PNA reconnaît les antigènes non sialylés, contrairement au MAA et au SNA, qui se lient directement aux acides α2,3- et α2,6-sialique, respectivement30. Cette coloration confirme l’élimination efficace des acides sialiques de la surface cellulaire à l’aide de ce protocole. Une autre méthode qui peut être utilisée pour valider le traitement et analyser la teneur en acide sialique de la surface cellulaire est la coloration de la lectine suivie d’une microscopie confocale, comme illustré à la figure 2B.
Outre les exemples précédents, il existe d’autres approches pour évaluer et caractériser la teneur en acide sialique, telles que le sondage de la lectine par western blot. D’autres lectines spécifiques de l’acide sialique sont également disponibles, telles que les Siglecs, un groupe de lectines qui ont une nette préférence pour les types et les liaisons d’acide sialique57. Outre l’utilisation de lectines dans l’une ou l’autre technique (cytométrie en flux, microscopie ou western blot), il est également possible de caractériser la teneur en acide sialique à l’aide d’anticorps ; Par exemple, les acides α2,8-sialiques peuvent être évalués par des anticorps tels que le clone 735, qui est spécifique de l’acide polysialique58. De plus, après un traitement par la sialidase, les cellules peuvent être testées fonctionnellement pour leur efficacité biologique ou thérapeutique en évaluant leur phénotype et leur capacité à activer les lymphocytes T40. En fait, comme le montrent les exemples fournis, les mo-DC traités à la sialidase ont montré un phénotype de maturation plus élevé, ainsi qu’une expression élevée des molécules présentatrices d’antigènes et co-stimulatrices.
De plus, les mo-DC traités à la saliidase peuvent être chargés d’antigènes et co-cultivés avec des lymphocytes T ou d’autres cellules, puis peuvent être étudiés en fonction du phénotype, du profil de sécrétion de cytokines ou d’autres caractéristiques. Dans l’exemple fourni, les données montrent que les mo-DC traités à la saliidase peuvent être chargés d’antigènes tumoraux, puis utilisés pour activer les lymphocytes T. En fait, les lymphocytes T résultants ont montré une sécrétion accrue d’IFN-γ, ce qui est en accord avec les rapports précédents sur l’effet de la pénurie d’acide sialique sur l’augmentation de la capacité des mo-DC à activer les lymphocytes T 27,28,29,30,31.
En conclusion, ce protocole montre une méthode réalisable, viable et pratique pour générer des mo-DC pour la manipulation de la teneur en acide sialique par traitement par la sialidase. Ce protocole présente une méthodologie qui peut servir différents objectifs et applications. Cette méthode peut non seulement jouer un rôle crucial dans la compréhension du rôle des acides sialiques dans la maturation et la réponse des cellules immunitaires, mais peut également être utilisée comme outil immunomodulateur.