La méthode globale de placage, de culture et de test de fonctionnalité de base du système de culture hépatique implique des techniques et des analyses de culture de cellules primaires courantes, comme illustré à la figure 1. La fixation des hépatocytes et le pourcentage de plaqueabilité ont été calculés au jour 14 à l’aide de l’analyse ImageJ d’au moins cinq images de coloration à la cytokératine 18 et au DAPI par puits (Figure 2). La figure 3 présente des images représentatives de PHH cultivées avec des cellules nourricières. Les différentes densités de semis hépatiques ont montré des différences visuelles de confluence en fonction de la densité de semis et ont maintenu une morphologie hépatique et cuboïdale typique pendant 14 jours de culture. Des images des lots donneurs d’hépatocytes A et B ont été capturées pour chaque densité de semis testée (figure 4A). Le pourcentage moyen de plaqueabilité du donneur B (89,04 % ± 3,99 %, 198 552 ± 49 885 PHH) était supérieur à celui du donneur A (66,08 % ± 6,67 %, 146 128 ± 33 063 PHH) pour toutes les densités de semis utilisées (figure 4B). Le donneur A avait un pourcentage significativement plus élevé de plaqueabilité en utilisant 150 000 PHH/puits (76,07 % ± 12,87 %) par rapport à 250 000 à 300 000 PHH/puits (62,75 % ± 9,64 %). Le donneur B n’a montré aucune différence significative dans le pourcentage de plaqueabilité des hépatocytes. Le donneur B présentait la plus faible plaqueabilité des hépatocytes (85,78 % ± 13,25 %) à la densité de semis la plus élevée, soit 300 000 PHH/puits. À l’instar du donneur A, l’ensemencement du donneur B à 150 000 PHH/puits présentait le pourcentage le plus élevé de plaqueabilité des hépatocytes (94,75 % ± 15,07 %).
La production d’albumine et la synthèse de l’urée ont été mesurées à trois moments au cours de la période de culture de 14 jours et normalisées en fonction des hépatocytes attachés calculés. Dans l’ensemble, le donneur A présentait une production d’albumine accrue par rapport au donneur B (41,32 ± 4,58 μg alb/jour/106 PHH contre 34,66 ± 10,03 μg alb/jour/106 PHH) (Figure 5). Les donneurs A et B avaient la production d’albumine la plus élevée pour l’ensemencement des hépatocytes, soit 150 000 PHH/puits, 45,91 ± 5,96 μg alb/jour/106 PHHs et 48,67 ± 20,44 μg alb/jour/106 PHH, respectivement. Aucune différence significative dans la production d’albumine n’a été observée dans les densités de semis utilisées. Comme l’indiquent Baudy et al.3, il est souhaitable que les systèmes microphysiologiques du foie maintiennent une production constante d’albumine et une synthèse de l’urée avec moins de 50 % de changement en 14 jours de culture. Le coefficient de variation (CV) a été calculé en divisant la moyenne par l’écart-type pour les jours 7, 10 et 14. Tous les échantillons ont été exécutés en double. Le CV de la production d’albumine au cours de la période de culture de 14 jours à 150 000 PHH/puits était de 12,24 % pour le donneur A et de 37,97 % pour le donneur B, ce qui est inférieur au critère de 50 % souhaité. Une forte variance dans la production d’albumine a été observée chez le donneur A et le donneur B lorsqu’ils ont été ensemencés à 250 000 et 300 000 PHH/puits. À ces densités de semis, les deux donneurs connaissent une forte diminution de la production d’albumine entre les jours 7, 10 et 14 de la culture (donneur CV A, 22,49 % et donneur B, 45,07 %).
La synthèse de l’urée du donneur B (95,09 ± 18,91 μg d’urée/jour/106) a été augmentée par rapport à celle du donneur A (64,92 ± 4,66 μg d’urée/jour/106 PHH) lors de la moyenne des données spécifiques au lot de PHH aux jours 7, 10 et 14 (Figure 6). Le donneur B (113,49 ± 37,34 μg d’urée/jour/106 PHHs) et le donneur A (69,12 ± 17,06 μg d’urée/jour/106 PHHs) ont eu la plus grande synthèse d’urée au cours d’une période de culture de 14 jours à une densité de 150 000 PHH/puits et 200 000 PHH/puits, respectivement. Les deux lots donneurs présentaient la plus faible production d’urée et le CV le plus élevé, soit 300 000 PHH/puits. Aucune différence significative dans la synthèse de l’urée n’a été observée dans les densités de semis utilisées. Le CV le plus faible pour la synthèse de l’urée chez le donneur A a été observé lors de la culture à 250 000 PPH/puits (23,11 %) et à 200 000 PHH/puits pour le donneur B (28,26 %). Comme le soulignent ces résultats, la densité de semis optimale pour un lot donné de PHH dépend du niveau de confluence souhaité au moment de l’essai et de la nature des résultats mesurés ; Une densité de semis plus élevée n’est pas toujours corrélée à un signal ou à une plage dynamique plus élevée.

Figure 1 : Organigramme du placage, de la culture et des tests fonctionnels des hépatocytes avec des cellules nourricières. (A) Les cellules nourricières sont décongelées dans un milieu de décongélation spécifique (voir le tableau des matériaux), remises en suspension dans un milieu de placage complet (voir le tableau des matériaux), et les cellules sont comptées. Les cellules sont diluées, plaquées et incubées pendant 60 min à 37 °C/5 % de CO2. (B) Les hépatocytes sont décongelés dans un milieu de décongélation spécifique (voir le tableau des matériaux), remis en suspension dans un milieu de placage complet, et les cellules sont comptées. Les hépatocytes sont dilués et plaqués avec des cellules nourricières. Les cellules sont incubées pendant 2 à 4 h à 37 °C/5 % de CO2, en agitant dans un mouvement N-S-E-W toutes les 15 min pendant les 60 premières minutes de culture. Le milieu de placage est remplacé par un milieu de culture complet préchauffé pour l’entretien de la culture (voir le tableau des matériaux). Les cultures sont nourries quotidiennement. (C) Les jours 7, 10 et 14, des échantillons de milieu sont prélevés pour les tests d’albumine et d’urée. Après le prélèvement des échantillons au jour 14, les cellules sont fixées et colorées avec l’anticorps Cytokératine 18 (voir Tableau des matériaux) 16-24 h à 4 °C. De plus, ils sont incubés dans un anticorps secondaire approprié, lavés et montés avec du DAPI (voir le tableau des matériaux) pour la capture et l’analyse d’images. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Analyse d’images à l’aide du logiciel ImageJ. Traitement ImageJ des images capturées. Étape 1 : une échelle est appliquée à toutes les images en fonction de la barre d’échelle spécifique au microscope. Étape 2 : le type d’image est modifié. Etape 3 : une limite de seuil est appliquée à certaines particules DAPI. Étape 4 : une analyse des particules est effectuée et le comptage est enregistré. Étape 5 : pour déterminer le nombre de cellules d’alimentation attachées, une image fusionnée est comptée à l’aide de l’outil multipoint. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Morphologie de différentes densités de semis hépatiques cultivées avec des cellules nourricières. Images représentatives aux jours 7 et 14 de PHH cultivées avec des cellules nourricières (50 000 cellules/puits) à des densités de semis hépatiques de 150 000, 200 000, 250 000 et 300 000 PHH/puits. Les images ont été prises à l’aide d’un objectif 10x sur un microscope à contraste de phase inversée. Barre d’échelle = 100 μm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Immunocytochimie fluorescente de diverses densités de semis hépatiques cultivées avec des cellules nourricières. (A) Images représentatives de la coloration de la cytokératine 18 (rouge) au jour 14 à des densités de semis hépatiques de 150 000, 200 000, 250 000 et 300 000 PHH/puits. Deux puits pour chaque densité de semis ont été fixés pendant 30 min à 4 °C. Les puits ont été incubés 16 à 24 h à 4 °C avec des anticorps primaires à 1 :1000. Un anticorps secondaire a été utilisé à 1 :500 pendant 30 min à 4 °C dans l’obscurité. La coloration nucléaire DAPI (bleue) a été ajoutée aux puits pendant 15 minutes à température ambiante. Les images ont été prises à l’aide d’un objectif 10X sur un microscope fluorescent inversé. Barre d’échelle = 100 μm. (B) Calcul des hépatocytes attachés et du pourcentage de plaqueabilité des différentes densités d’ensemencement hépatique calculées à l’aide d’ImageJ. *p ≤ 0,05, au pourcentage de plaqueabilité pour 200 000, 250 000 et 300 000 PHH/puits. Les barres d’erreur représentent l’écart-type (n ≥ 5 images par condition). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Production d’albumine d’hépatocytes cultivés avec des cellules nourricières. Production d’albumine à partir de densités de semis hépatiques à 150 000, 200 000, 250 000 et 300 000 PHH/puits. Les colonnes représentent la moyenne sur 14 jours des microgrammes d’albumine/jour normalisés par rapport au total des hépatocytes attachés. Une ligne représente le CV entre les jours 7, 10 et 14. Les barres d’erreur représentent l’écart-type (n ≥ 2 puits par condition avec répétitions). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : Synthèse d’urée d’hépatocytes cultivés avec des cellules nourricières. Synthèse de l’urée à partir de densités de semis hépatiques à 150 000, 200 000, 250 000 et 300 000 PHH/puits. Les colonnes représentent la moyenne sur 14 jours de μg d’urée/jour normalisée par rapport au total des hépatocytes attachés. Une ligne représente %CV entre les jours 7, 10 et 14. Les barres d’erreur représentent l’écart-type (n ≥ 2 puits par condition avec répétitions). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
| Norme (S) # | Concentration (μg/mL) | Solution d’urée (μL) | Culture complète (μL) |
| 1 | 100 | 53.3 75 mg/dL de bouillon | 346.7 |
| 2 | 50 | 100 (Solution S1) | 100 |
| 3 | 25 | 100 (Solution S2) | 100 |
| 4 | 12.5 | 100 (Solution S3) | 100 |
| 5 | 6.26 | 100 (Solution S4) | 100 |
| 6 | 3.125 | 100 (Solution S5) | 100 |
| 7 | 1.5625 | 100 (Solution S6) | 100 |
| Blanc | 0 | 0 | 100 |
Tableau 1 : Préparation de l’échantillon standard d’urée. À l’aide de 75 mg/dL d’urée mère, préparer une solution d’urée à 100 μg/mL. Aliquote les volumes suggérés pour atteindre la concentration finale de la courbe standard.