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La première étape de la génération de monocouches dérivées d’entéroïdes 2D consiste à préparer la section de tissu intestinal prélevée (Figure 1A) pour la dissociation tissulaire. Pour ce faire, on enlève la graisse attachée et le mésentère du tissu (Figure 1B), puis on coupe le tissu longitudinalement pour exposer la surface de la lumière afin que la couche de mucus de l’intestin puisse être éliminée par un grattage doux à l’aide d’une lame de verre. La section intestinale prélevée est ensuite découpée en sections de tissu de plus en plus petites (Figure 1C) pour faciliter la dissociation. Les cryptes sont ensuite dissociées du tissu sous-muqueux sous-jacent à l’aide d’une série de lavages constitués de tampons de chélation (Figure 1D, E) et de PBS. Les cryptes intestinales isolées (Figure 1F) sont ensuite intégrées dans des dômes de matrice membranaire basale (Figure 2A) et cultivées pendant plusieurs jours pour générer des entéroïdes 3D. À partir d’une section de 10 pouces d’iléon bovin, environ 900 000 cryptes peuvent être isolées et utilisées pour la formation d’entéroïdes. Après seulement quelques heures de culture, les cryptes plaquées commencent à s’allonger et à se développer en entérosphères (figure 2B). Après 2 jours, une lumière bien définie peut être observée (Figure 2C), avec des structures bourgeonnantes notées dès le jour 4 en culture (Figure 2D). Au jour 7, des entéroïdes matures se sont développés (figure 2E). La coloration par immunofluorescence d’un entéroïde 3D âgé de 7 jours démontre la présence de différentes lignées cellulaires. La microscopie confocale des entéroïdes montre la localisation de la coloration nucléaire DAPI, de la protéine E-cadhérine à la jonction adhérente, de la coloration de la chromogranine-A (Chr-A) montrant la présence de cellules entéroendocrines, du lysozyme (LYZ) démontrant des cellules de Paneth et de la cytokératine-18 (CK-18) représentant les cellules entérocytaires dans la figure 3. Après 7 à 10 jours de culture, les entéroïdes doivent être passés pour permettre une expansion supplémentaire et éviter la surpopulation. Le temps optimal pour le passage des entéroïdes a été déterminé comme étant de 7 à 10 jours après l’isolement initial de la crypte primaire et dépend en fin de compte de la santé et du taux de croissance des entéroïdes en culture. La densité de semis optimale pour obtenir la morphologie et la viabilité des entéroïdes souhaitées, comme le montre la figure 2E, est de 400 cryptes par dôme. Les entéroïdes peuvent facilement être cryoconservés, et les fragments d’entéroïdes décongelés se rétablissent complètement pour une utilisation expérimentale après deux passages après la décongélation. Notamment, au moins deux passages de la culture primaire de la crypte sont recommandés avant la cryoconservation.
Afin de produire une monocouche dérivée d’entéroïdes 2D, les entéroïdes 3D sont récoltés et, au cours d’une série d’étapes, sont triturés mécaniquement en présence d’une solution de dissociation (Figure 4A) en cellules individuelles. Ces cellules individuelles peuvent ensuite être ensemencées sur un insert transwell qui a été pré-enrobé d’une solution de milieu de culture matricielle à membrane basale. En moyenne, quatre puits peuvent être ensemencés à partir de quatre dômes entéroïdes 3D. Le nombre d’entéroïdes 3D traités dépend donc du nombre de transpuits nécessaires à l’expérience. Le placage de cellules individuelles à une densité de semis de 1 x 105 et leur culture initiale en présence de 20 % de FBS (Figure 4B-D) peuvent générer une monocouche confluente en moins d’une semaine. La confluence progressive de la monocouche 2D en culture peut être surveillée au fil du temps à l’aide de la microscopie optique (Figure 4E,F). Les mesures de la résistance électrique transépithéliale (TEER) peuvent confirmer la confluence et caractériser l’intégrité de la barrière épithéliale au fil du temps et en réponse à une stimulation expérimentale (Figure 5A). En moyenne, après sept jours de culture, une monocouche confluente à environ 100 % aura une valeur TEER correspondante de ~1500 Ω·cm2. Une évaluation longitudinale des valeurs TEER monocouches entéroïdes 2D montre une augmentation constante des valeurs TEER sur sept jours, atteignant une valeur moyenne maximale de 1546 Ω·cm2 avant de diminuer avec la valeur la plus basse de 11,5 Ω·cm2 obtenue au douzième jour (Figure 5B). Le marquage immunofluorescent des monocouches différenciées indique que des feuillets épithéliaux intestinaux intacts, organisés et polarisés sont formés à l’aide de ce protocole (Figure 6). La microscopie confocale de la monocouche 2D colorée montre la localisation de la coloration nucléaire DAPI, de l’E-cadhérine et de la F-actine (Figure 6A-D). La microscopie à fluorescence de la monocouche 2D montre des caractéristiques de cellules épithéliales intestinales différenciées avec une coloration à la chromogranine-A (Chr-A) montrant la présence de cellules entéroendocrines, de lysozyme (LYZ) démontrant des cellules de Paneth et de cytokératine-18 (CK-18) indiquant des lignées de cellules entérocytes (Figure 6E-L). La modélisation de la pile Z montre la polarisation attendue de la culture monocouche 2D avec dépôt caractéristique de F-actine que l’on retrouve dans les microvillosités recouvrant la face apicale des entérocytes différenciés et de l’E-cadhérine, une protéine située au niveau des jonctions adhérentes intercalées entre les cellules épithéliales (Figure 6M).
La fonctionnalité de la monocouche peut être évaluée par stimulation apicale avec divers composants, y compris des ligands ou des agents pathogènes du récepteur de type Toll (TLR), suivie d’une quantification cytokinique des surnageants de cultures cellulaires récoltés dans les compartiments apical et basal. En effet, lorsque l’aspect apical de la monocouche est stimulé pendant 24 h avec l’agoniste TLR 1/2 Pam3csk4 au jour 4 de culture, une augmentation de la production de cytokines dans les deux compartiments est observée par rapport aux monocouches non traitées (Figure 7A,B).

Figure 1 : Isolement d’une crypte intestinale bovine à partir de bovins adultes en bonne santé. Images illustrant le traitement tissulaire de (A) l’iléon entier de bovins adultes, (B) l’iléon dégraissé, (C) l’iléon sectionné en morceaux de 2,5 pouces (6,3 cm) dans le PBS sur glace, (D) les coupes de tissu iléal dans le tampon de dissociation #1 à 4 °C, et (E) dans le tampon de dissociation 2 dans un bain-marie agité à 37 °C, et (F) les fragments isolés de la crypte iléale. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Développement de l’entéroïde iléal 3D primaire bovin dans la matrice membranaire basale. Images représentatives des dômes entéroïdes 3D (A) créés dans une plaque de culture tissulaire à 6 puits et du développement des entéroïdes 3D (B-E) des jours 0, 2, 4 et 7 en culture. Barre d’échelle = 50 μm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Les entéroïdes intestinaux tridimensionnels montrent la coloration de la lignée cellulaire épithéliale. Des images représentatives d’entéroïdes 3D après 7 jours de culture démontrent la présence de colorants nucléaires, de F-actine, de cytokératine-18 (CK-18), de chromogranine-A (Chr-A), d’écadhérine (E-cad), de lysozyme (Lyz) et de superposition d’images (Merge). Barre d’échelle 50 μm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Mise en place d’une monocouche dérivée d’entéroïdes 2D à partir d’entéroïdes iléaux. Images représentatives de (A) fragments d’entéroïdes 3D en solution de dissociation en vue de l’ensemencement monocouche, de cellules uniques plaquées sur un insert de transwell à une densité de semis de 1 x 105 imagées le jour 0 à l’aide de la lumière (B), (C) du contraste de phase et (D) de la microscopie à fond clair, et du développement de monocouches sur des inserts de transwell imagés le cinquième jour à l’aide d’un contraste de phase (E) et d’un contraste de phase (F) microscopie à fond clair. Grossissement 40x et barre d’échelle = 50 μm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Mesures de la résistance électrique transépithéliale (TEER) de la monocouche dérivée d’entéroïdes 2D sur des inserts transwell. (A) Diagramme schématique de la façon dont les mesures TEER de la monocouche de cellules épithéliales intestinales (CEI) 2D sont obtenues à l’aide des électrodes à baguette STX2 d’un voltohmmètre, (B) Suivi longitudinal des mesures TEER monocouches 2D sur 12 jours en culture cellulaire. Chaque point de données représente une valeur TEER moyenne et une erreur-type de la moyenne (SEM) obtenues à partir de deux répétitions techniques. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : Des monocouches dérivées d’entéroïdes 2D différenciés sur des inserts transwell se développent en feuillets épithéliaux intestinaux polarisés. (A-M) Images immunofluorescentes représentatives d’une monocouche dérivée d’un entéroïde 2D sur un insert transwell après 5 jours de culture montrant le noyau (A) (bleu), (B) l’E-cadhérine (rouge), (C) la F-actine (vert) et (D) la superposition des 3 images (fusion), (E,I) la coloration nucléaire, (F) la chromogranine-A, (J) la cytokératine-18, (G,K) le lysozyme et (H,L) la fusion d’images. (M) Modélisation de la pile Z montrant la distribution des mêmes protéines marqueurs des cellules épithéliales de la feuille monocouche 2D. Les images ont été obtenues à partir de 2 répétitions biologiques. Barre d’échelle = 50 μm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 7 : Les monocouches primaires bovines dérivées d’entéroïdes 2D sur les inserts transwell sont fonctionnellement actives. Sécrétion de cytokines surnageantes de culture cellulaire apicale et basale de (A) IL-1α et (B) IL-8 par des monocouches 2D sur des inserts transwell après 5 jours de culture non traités ou stimulés avec Pam3csk4 pendant 24 h. Les données sont représentatives des niveaux moyens de cytokines et du MEB des monocouches dérivées de stocks congelés de cryptes provenant d’un animal et de trois expériences indépendantes. Les cytokines ont été quantifiées à l’aide du test multiplex à base de billes (Table of Materials) selon les instructions du fabricant et analysées sur une unité de multiplexage compacte (Table of Materials) et un logiciel d’ajustement de courbe d’immunodosage (Table of Materials). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Tableau 1 : Le stock et les concentrations finales des réactifs. Veuillez cliquer ici pour télécharger le tableau.