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Ici, deux protocoles simples mais efficaces sont présentés pour isoler les cellules immunitaires du cerveau et de la moelle osseuse du crâne. Ces protocoles peuvent produire de manière fiable une grande quantité de cellules immunitaires viables qui peuvent convenir à diverses applications en aval, en particulier pour la cytométrie en flux.
Pour étudier la neuroinflammation dans divers troubles cérébraux, de nombreux protocoles pour la préparation de cellules immunitaires à partir du cerveau ont été établis et utilisés dans différents laboratoires 15,16,17. Les approches courantes impliquent une dissociation cellulaire basée sur des enzymes suivie d’une séparation par gradient. Généralement, dans ces protocoles, le tissu cérébral est haché puis incubé dans une solution de digestion enzymatique contenant à la fois de la collagénase et de la DNase pendant 30 à 60 minutes à 37 °C avec une légère agitation. Après la digestion, les cellules subissent une dissociation supplémentaire à l’aide d’une méthode mécanique telle que le pipetage ou l’homogénéisation de Dounce. Après être passées à travers une crépine cellulaire (p. ex., une crépine de 70 μm), les cellules sont ensuite soumises à une centrifugation à gradient (souvent une solution à gradient de densité de 30 %/70 %) pour éliminer la myéline, les globules rouges et les débris et enrichir les leucocytes. Cependant, cette approche nécessite une incubation enzymatique prolongée à 37 °C qui peut modifier considérablement le transcriptome et le protéome des cellules immunitaires du cerveau. En effet, une étude systématique a suggéré que l’approche enzymatique introduit de profondes altérations dans le transcriptome et le protéotype de cellules cérébrales spécifiques18. Cela pourrait conduire à des artefacts dans des analyses transcriptomiques ultérieures telles que le scRNA-seq. En revanche, le protocole rapporté ici utilise une approche de dissociation mécanique à des températures froides tout au long de la procédure, supprimant ainsi le métabolisme cellulaire. Cela garantit une meilleure préservation de l’état transcriptionnel et protéomique, minimisant ainsi les artefacts potentiels. Au cours de l’élaboration du protocole, nous avons remarqué que l’utilisation d’un grand homogénéisateur Dounce pour homogénéiser le tissu cérébral est essentielle pour obtenir un nombre de cellules plus élevé et une mort cellulaire plus faible. Il est probable que lors de l’homogénéisation de Dounce, la présence massive de matrices extracellulaires, de débris cellulaires et de composants cytoplasmiques soit toxique pour les cellules. L’utilisation d’une quantité excessive de tampon permet de diluer ces substances toxiques et, par conséquent, d’atténuer leurs effets néfastes, ce qui conduit à une meilleure viabilité cellulaire. Les données de cytométrie en flux ont confirmé un taux de viabilité d’environ 85 % des cellules immunitaires préparées avec ce protocole. De plus, il est à noter que la centrifugation avec une solution de gradient de densité de seulement 30 % enrichit efficacement les cellules immunitaires du cerveau et élimine la myéline. Cela peut également réduire le coût de la préparation des cellules.
Les études sur les cellules immunitaires dans la moelle osseuse du crâne sont encore limitées. Une méthode couramment utilisée pour isoler les cellules du calvarium du crâne de souris consiste à couper le crâne en petits morceaux, puis à écraser mécaniquement les morceaux avec un pilon6. Dans le protocole actuel, une centrifugation brève est utilisée. Cette méthode est adaptée d’un protocole publié pour la préparation de la moelle osseuse à partir de fémurs et de tibias19. Pour ces os longs, il suffit de couper une extrémité de l’os pour recueillir la moelle osseuse par centrifugation. Pour le crâne, cette étape est modifiée en le coupant en plusieurs petits morceaux pour ouvrir la cavité de la moelle. Il est recommandé d’utiliser un modèle cohérent pour couper le crâne afin d’obtenir un nombre de cellules reproductible. De plus, pour maximiser la récupération des cellules de la moelle osseuse, les morceaux du crâne peuvent subir 2 à 3 cycles de centrifugation avec mélange entre chaque centrifugation.
Les deux protocoles ont des limites. Tout d’abord, l’utilisation de la centrifugation en solution à gradient de densité de 30 % peut ne pas éliminer efficacement les globules rouges restants dans le cerveau, ce qui peut se produire en raison d’une perfusion incomplète. De plus, si la structure de la myéline est modulée dans certaines conditions, une solution de gradient de densité de 30 % peut ne pas être une concentration optimale pour leur élimination. Dans ce cas, une autre concentration de travail de la solution de gradient de densité doit être établie. Deuxièmement, bien que l’analyse par cytométrie en flux indique une bonne viabilité cellulaire des cellules immunitaires du cerveau à l’aide du protocole décrit, elle doit encore être évaluée pour d’autres applications, telles que l’analyse transcriptomique dans laquelle l’actinomycine D peut être utilisée. Troisièmement, la calvaria est utilisée pour préparer la moelle osseuse du crâne. Cependant, il faut noter que des cellules immunitaires existent dans de nombreuses autres parties du crâne. Enfin, les méninges, en particulier la dure-mère, abritent diverses cellules immunitaires et jouent un rôle dans l’homéostasie et le dysfonctionnement du cerveau20. Pour l’analyse immunitaire des méninges, un protocole publié ailleurs peut être adopté 17,21,22,23.
En résumé, deux protocoles robustes pour isoler les cellules immunitaires du cerveau et du crâne de la souris sont décrits. Ces protocoles devraient être utiles pour obtenir une grande quantité de cellules de haute qualité, adaptées à diverses applications en aval.