Nous présentons une procédure détaillée de plaie perforante pour produire des thrombus hémostatiques dans les veines jugulaires et les artères fémorales, leur fixation par perfusion in situ et le traitement d’échantillons pour la microscopie électronique à transmission à large zone montée. L’ensemble des procédures est utile pour générer des thrombus hémostatiques pour l’analyse ultrastructurale et pour comparer les temps de saignement chez les souris expérimentales, par exemple, les souris traitées avec différents types et dosages de produits pharmaceutiques. Il est également utile pour comparer les temps de saignement chez les souris témoins de type sauvage aux temps de saignement chez les souris knock-out (c’est-à-dire les knock-out pour diverses glycoprotéines dans les plaquettes qui interagissent avec les ligands adhésifs) et la microscopie électronique à haute résolution ultérieure. Le protocole peut être facilement adapté à l’analyse par immunofluorescence en tant que lecture principale, avec la perte de caractéristiques qui font de la microscopie électronique un choix solide. D’autre part, l’immunofluorescence est un outil de premier ordre pour localiser les protéines au sein d’une structure. Comme pour tout protocole technique, certaines étapes sont plus critiques que d’autres et certaines étapes du protocole peuvent être traitées comme des points de choix importants pour l’analyse ultérieure.
Les étapes critiques, les points de choix pour l’analyse ultérieure et les limites sont décrits ci-dessous. L’étape de ponction proprement dite à l’aiguille : La plaie perforante est réalisée à l’aide d’une aiguille de seringue maintenue à un angle de 25° par rapport à la veine ou à l’artère. Cela minimise le risque de perforation des deux côtés de la veine ou de l’artère. Un angle de 90°, en revanche, maximise les chances de ne pas gratter la couche endothéliale intravasculaire ou d’endommager la matrice de collagène extravasculaire à l’extérieur du vaisseau sanguin, mais comporte un risque plus élevé de perforer les deux côtés de la veine ou de l’artère. Le choix est celui de l’expérience, des mains et de la confiance.
La fixation primaire se fait ici avec du paraformaldéhyde perfusé, une petite molécule contenant un seul groupe aldéhyde réactif. Parce qu’il contient un seul groupe chimiquement réactif, le paraformaldéhyde a peu tendance à réticuler les composants cellulaires et peu à détruire l’antigénicité et, par conséquent, est considéré comme un fixateur comparativement faible au glutaraldéhyde, un fixateur courant pour la microscopie électronique, qui contient deux aldéhydes réactifs et produit donc beaucoup plus de réticulation moléculaire13. Il s’agit d’une étape in situ destinée à préserver la structure. Les étapes de perfusion éliminent les globules rouges non piégés par des thrombus de la préparation. Cela donne une préparation exempte de la plupart des globules rouges et permet de se concentrer facilement sur les propriétés plaquettaires. Nous avons exploré l’utilisation de la fixation in situ avec un mélange de glutaraldéhyde/paraformaldéhyde appliqué par voie extravasculaire. Cette procédure est efficace, en particulier dans une situation de débit/pression élevée. Cependant, il fixe les globules rouges circulants en place. Cela peut compliquer l’analyse ultérieure de segmentation des micrographies électroniques pour la forme et la composition des agrégats plaquettaires formant le thrombus de la plaie perforante. L’utilisation du glutaraldéhyde complique considérablement les procédures d’immunofluorescence alternatives en raison du niveau élevé d’autofluorescence généré par le fixateur.
L’épinglage/l’écartement du vaisseau sanguin fixé sur un coussinet en silicone est crucial pour localiser le thrombus à des fins d’intégration. Dans cette étape, l’orientation de l’échantillon par rapport au flux sanguin est suivie et connue pour les étapes suivantes. Le trou de perforation et le thrombus formé peuvent être facilement localisés dans le vaisseau sanguin ouvert. En revanche, le thrombus est difficile à trouver dans les vaisseaux sanguins excisés et intacts. Cela serait particulièrement vrai dans un échantillon riche en globules rouges circulants fixes. Il est crucial de pouvoir suivre l’emplacement de l’aiguille dans la botte de foin.
Après l’écartement du vaisseau sanguin ouvert et la photographie de l’emplacement du thrombus formé, trou de perforation, présentent un point de choix. Dans le protocole global, les étapes suivantes présentées sont spécifiques à la préparation de l’échantillon pour WA-TEM. À cette étape, d’autres choix de protocole peuvent être effectués. D’une part, l’échantillon pourrait être traité pour la microscopie à immunofluorescence plutôt que pour la microscopie électronique. D’autre part, l’échantillon pourrait être traité pour la microscopie électronique à balayage à visage en bloc série (SBF-SEM ou une autre approche de microscopie électronique volumique) au lieu de WA-TEM. Les étapes de traitement du SBF-SEM sont nettement différentes car pour se préparer à cette procédure, toutes les étapes de coloration des métaux lourds pour la microscopie électronique doivent être effectuées avant l’intégration4.
Les étapes de coloration des métaux lourds de ce protocole sont conçues pour mettre en évidence les membranes par rapport aux ribosomes et aux chromosomes, des complexes biologiques riches en acide nucléique. D’autres protocoles de coloration des métaux lourds pourraient être utilisés, par exemple, Storrie et Attardi14 et Liu et al.15.
Il est important de prêter attention aux différences entre les veines et les artères. La pression plus élevée de l’artère par rapport à la veine doit être décalée16,17. Par exemple, une aiguille de plus petit diamètre est utilisée pour produire la plaie de l’artère fémorale par rapport à la plaie jugulaire. Cela compense la pression plus élevée, ce qui donne un temps d’arrêt du saignement presque égal. Dans la procédure de ponction de la veine jugulaire, la préférence est donnée à l’utilisation du paraformaldéhyde comme fixateur dans des conditions hypertoniques, car le paraformaldéhyde, en tant que petit fixateur unique contenant de l’aldéhyde, agit rapidement mais est un fixateur faible qui a tendance à laisser l’antigénicité intacte. Cela signifie que les protocoles décrits ici peuvent être complétés par des études de localisation médiées par des anticorps au microscope optique ou au microscope électronique18,19. Dans le cas de la plaie par perforation de l’artère fémorale, le glutaraldéhyde, un fixateur de réticulation plus puissant, est utilisé en conjonction avec le paraformaldéhyde dans un tampon de cacodylate de sodium de 0,1 M, pH 7,4, pour stabiliser et fixer les thrombus artériels. Cette modification est nécessaire pour compenser la pression artérielle plus élevée d’une artère par rapport à une veine. Dans le cas artériel, la concentration en cacodylate de sodium est la moitié de la concentration utilisée dans la solution fixatrice pour les thrombus de la veine jugulaire.
La procédure de traitement d’échantillons pour la microscopie électronique présentée ici est adaptée à WA-TEM et fournit des informations de microscopie électronique à volume limité. WA-TEM produit une série limitée d’images haute résolution, d’une taille de pixel de 3,185 nm ou moins, sur des sections efficaces de thrombi complètes, parallèles ou perpendiculaires à l’écoulement1. Une combinaison de couteaux en verre et en diamant est utilisée pour produire manuellement une série de sections transversales à une estimation de 10 %, 25 %, 50 %, 75 % et 90 % dans le thrombus. Pour obtenir des sections efficaces complètes de thrombus, il faut imager des centaines d’images avec une caméra de qualité microscope électronique de 4 000 x 4 000 pixels. Les cadres sont ensuite cousus ensemble. Près de 400 à 800 images sont nécessaires pour obtenir une image en coupe transversale complète. WA-TEM peut être complété par SBF-SEM. SBF-SEM produit une série d’images séquentielles de la face du bloc au fur et à mesure qu’elle est découpée par petites étapes à l’aide d’un couteau diamanté enfermé dans le vide de la chambre d’imagerie MEB1. Ces images peuvent être assemblées pour donner un rendu 3dimensionnel complet du thrombus en formation. Étant donné que le microtome se trouve à l’intérieur de la chambre d’imagerie MEB, toutes les étapes de coloration pour le SBF-SEM doivent être effectuées avant l’intégration. La combinaison de ces deux approches de microscope électronique permet d’imager à une résolution de ~3 nm ou plus sur un nombre limité de sections efficaces, WA-TEM, ou sur toute la profondeur du thrombus de ponction de taille millimétrique, SBF-SEM. La visualisation des images WA-TEM assemblées dans le logiciel 3DMOD10 permet une manipulation rapide entre différents niveaux de zoom, de sorte que même les vues haute résolution peuvent être placées en contexte dans la section transversale de la largeur du thrombus.
En conclusion, nous présentons un protocole éprouvé pour produire des thrombus par perforation chez la souris, les fixer in situ et les traiter pour la microscopie électronique de manière à ce que le thrombus puisse être facilement localisé dans la veine ou l’artère et son orientation par rapport au flux sanguin tracé. Différents points de décision sont présentés afin que l’utilisateur puisse faire des choix quant à la façon dont les échantillons seront analysés. Nous nous concentrons sur la préparation à la microscopie électronique qui met en évidence les membranes par rapport à d’autres composants de la cellule. En fin de compte, la partie du protocole qui est la plus générale pour d’autres recherches est l’appréciation par les auteurs que la microscopie électronique à transmission à large zone (WA-TEM) est une approche montaging qui soutient la connaissance à l’échelle nanométrique des cellules, c’est-à-dire des plaquettes au sein d’une grande structure, de taille proche du millimètre, ici le thrombus en formation. La capacité qui en résulte à placer les détails dans le contexte global est la force centrale de la combinaison des différentes étapes dans une procédure complète.