Le protocole actuel décrit comment isoler et purifier la microglie hippocampique primaire de souris adultes, suivi d’instructions pour effectuer des enregistrements de cellules entières sur ces cellules fortement isolées.
Article de méthode
Le protocole actuel décrit comment isoler et purifier la microglie hippocampique primaire de souris adultes, suivi d’instructions pour effectuer des enregistrements de cellules entières sur ces cellules fortement isolées.
Les microglies sont des cellules immunitaires résidentes dans le cerveau qui interagissent avec les neurones pour maintenir l’homéostasie du système nerveux central (SNC). Des études montrent que la surface microgliale exprime des canaux potassiques qui régulent l’activation microgliale, tandis que des anomalies dans ces canaux potassiques peuvent entraîner des maladies neuronales. À l’heure actuelle, les enregistrements de microglie sur cellules entières sont principalement effectués sur des microglies primaires cultivées de souris fœtales ou nouveau-nées en raison de difficultés à effectuer des évaluations électrophysiologiques sur des microglies isolées de manière aiguë. Cette étude présente un protocole facile à suivre pour isoler la microglie de l’hippocampe de souris adultes et effectuer des enregistrements de cellules entières sur les cellules isolées. En bref, le cerveau a été retiré d’une souris après la décapitation, l’hippocampe a été disséqué bilatéralement et les microglies ont été isolées à l’aide d’un kit de dissociation du cerveau de souris adulte. Les microglies ont ensuite été purifiées à l’aide d’une méthode de tri cellulaire activé par magnétisme (MACS) et ensemencées sur des lamelles. L’isolement microglial réussi a été confirmé par coloration immunofluorescente avec des anticorps anti-CD11 et anti-Iba1. Une lamelle a été placée dans une chambre d’enregistrement, et les courants potassiques de cellules entières de la microglie gravement isolée ont été enregistrés dans des conditions de pince de tension.
Les microglies, qui dérivent des progéniteurs myéloïdes dans le sac vitellin primitif, résident dans le SNC et représentent environ 10 à 15 % des cellules nerveuses totales 1,2. Sur le plan fonctionnel, en plus de surveiller l’environnement local, d’exécuter des fonctions de défense immunitaire et de fournir une nutrition et un soutien aux neurones 3,4, la microglie peut également entrer en contact direct avec les neurones pour réguler les récepteurs de surface neuronale et la liaison des ligands correspondants, et interagir indirectement avec les neurones via la sécrétion de cytokines5. Des études in vitro et in vivo ont démontré que les microglies expriment différents types de canaux potassiques, qui contribuent au maintien du potentiel membranaire négatif6 et régulent l’activation microgliale. Étant donné que des canaux potassiques microgliaux anormaux ont été observés dans diverses maladies du cerveau7, il est crucial pour les chercheurs d’identifier des médicaments potentiels qui ciblent ces canaux potassiques et de développer des stratégies pour réguler la fonction microgliale.
Les méthodes traditionnelles de digestion et de purification de la microglie utilisent souvent l’ensemble du cerveau, ce qui néglige l’hétérogénéité de la microglie dans différentes zones du cerveau8. La dissociation in vitro et la culture à long terme dans des milieux contenant du sérum placent les microglies dans un état actif9, ce qui peut ne pas refléter avec précision leurs caractéristiques physiologiques et leur état réel.
De plus, alors que des courants potassiques redresseurs vers l’extérieur ont été enregistrés dans des microglies primaires de nouveau-nés en culture et des lignéescellulaires 10, les données provenant de cultures à long terme de tissus cérébraux de souris fœtales ou néonatales peuvent différer de celles de microglies matures. Le protocole actuel vise à isoler de manière aiguë la microglie et à effectuer immédiatement des enregistrements de cellules entières des courants de potassium microgliaux à l’aide de tissus cérébraux de souris adultes.
Les propriétés biochimiques et potassiques ont été examinées à l’aide d’une méthode adaptée à l’isolement et à la purification de la microglie à partir de petits tissus 11,12,13,14,15. Par conséquent, ce protocole fournit des conseils aux chercheurs pour élucider les propriétés biochimiques et fonctionnelles de la microglie dans des conditions physiologiques et pathologiques. Bien que ce protocole utilise l’hippocampe et les canaux potassiques comme exemples, il peut également être appliqué à l’étude d’autres zones du cerveau et des propriétés électrophysiologiques des canaux/cellules.
Toutes les expériences ont été approuvées par le Comité de protection et d’utilisation des animaux des sciences de la vie de l’Université normale de Chine méridionale, et des normes appropriées de bien-être animal ont été maintenues (approbation éthique : SCNU-SLS-2023-048). Des souris C57BL/6J mâles ou femelles âgées de 3 à 5 mois ont été utilisées pour cette étude. Les détails des réactifs et de l’équipement utilisés sont répertoriés dans le tableau des matériaux.
1. Préparation des solutions
2. Préparation d’une suspension unicellulaire à partir de tissu cérébral
3. Séparation aiguë de la microglie
4. Immunofluorescence
5. Enregistrement par patch-clamp de cellules entières des courants potassiques dans la microglie
En bref, le processus implique l’isolement de la microglie de l’hippocampe du cerveau de souris adulte, suivi d’un enregistrement de ces cellules par patch-clamp de cellules entières (Figure 1). La procédure commence par la dissection de l’hippocampe de souris adultes C57BL/6J âgées de 3 à 5 mois. Plus précisément, le cerveau entier est retiré après la perfusion et placé dans une boîte de culture contenant du PBS glacé (Figure 2A). Pour assurer l’isolement aigu des cellules de l’hippocampe, le cortex cérébral est retiré et le tissu de l’hippocampe en forme de croissant est isolé intact (Figure 2B).
Pour une qualité de cellule optimale et des enregistrements ultérieurs de haute qualité sur cellules entières, il est crucial de contrôler le temps de digestion pendant la préparation de la suspension monocellulaire. L’étude a systématiquement agité manuellement le tissu de l’hippocampe dans le mélange d’enzymes et a strictement limité la période de digestion à un maximum de 15 minutes (Figure 3). Les cellules ont ensuite été isolées à l’aide de la méthode MACS, atteignant une pureté de 86,20 % ± 0,68 %19,20. Pour confirmer que ces cellules triées étaient des cellules microgliales, des marqueurs de surface microgliale ont été testés par immunofluorescence à l’aide d’anticorps anti-Iba1 et anti-CD11b, qui sont largement utilisés pour détecter les microglies18. Les résultats ont indiqué que les cellules isolées étaient CD11b et Iba1 positives, confirmant l’isolement réussi de la microglie (Figure 4).
Enfin, pour évaluer si les microglies isolées sont de haute qualité pour les expériences de suivi, nous décrivons comment effectuer des enregistrements patch-clamp de cellules entières pour évaluer les courants potassiques microgliaux. La microglie enregistrée avait une capacité membranaire moyenne de 10,42 ± 2,05 (Figure 5). Les résultats ont démontré que les courants potassiques microgliaux pouvaient être enregistrés, indiquant que les microglies fortement isolées conviennent aux études neurobiologiques.

Figure 1 : Vue d’ensemble de la procédure expérimentale. Il y a quatre étapes principales : les tissus cérébraux sont soigneusement extraits et l’hippocampe est disséqué bilatéralement ; Les tissus de l’hippocampe sont digérés pour préparer une suspension unicellulaire à l’aide d’un mélange enzymatique tel que détaillé dans la section du protocole ; les cellules cibles sont isolées par une méthode de tri cellulaire activée par magnétisme ; et les courants potassiques dans les cellules isolées aiguës sont dosés par enregistrement patch-clamp de cellules entières. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Dissection de l’hippocampe. (A) L’ensemble du cerveau d’une souris de 3 à 5 mois. (B) Hippocampe bilatéral isolé. Barre d’échelle : 0,5 cm. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3 : Schéma de principe montrant la digestion des tissus de l’hippocampe. Illustration des étapes expérimentales critiques, garantissant que le tissu de l’hippocampe est digéré en une suspension unicellulaire en ajoutant des mélanges d’enzymes à 37 °C avec agitation continue jusqu’à 15 min. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Identification d’une microglie hippocampique aiguë isolée. Des images confocales représentatives montrant des cellules CD11b (vertes) et Iba1 (rouges) positives purifiées de l’hippocampe, confirmant que les cellules isolées sont des cellules microgliales. Barre d’échelle : 10 μm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Enregistrement des courants potassiques microgliaux de cellules entières. (A) Une électrode d’enregistrement est positionnée à la surface d’une microglie hippocampique isolée. Barre d’échelle : 20 μm. (B) Courants potassiques représentatifs de la microglie hippocampique isolée aiguëment isolée dans des conditions de pince de tension. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Les microglies cultivées à partir de souris fœtales ou nouveau-nées ne conviennent clairement pas à l’étude de la microglie adulte. De plus, compte tenu de l’hétérogénéité de la microglie dans différentes zones du cerveau21, la microglie isolée de l’ensemble du cerveau peut ne pas représenter avec précision les caractéristiques de la microglie dans une structure cérébrale spécifique. Ce protocole fournit une méthode pour isoler la microglie de l’hippocampe spécifiquement afin d’évaluer les propriétés électriques de ces cellules. Il comprend des méthodes d’enregistrement des courants régis par les canaux potassiques microgliaux.
Il est bien connu que la digestion des tissus doit être strictement contrôlée lors de la préparation de suspensions unicellulaires afin d’éviter de compromettre les propriétés de ces cellules lors de la culture cellulaire primaire et des expériences ultérieures. En règle générale, une suspension unicellulaire est obtenue à partir de l’ensemble du cerveau par digestion par enzymes pancréatiques et homogénéisation physique. Cependant, lors de l’isolement de la microglie d’une zone spécifique du cerveau, telle que l’hippocampe, l’homogénéisation physique seule ne produit pas une quantité suffisante de cellules pour des expériences significatives. De plus, les enzymes pancréatiques ont une activité digestive vigoureuse, ce qui peut affecter la viabilité cellulaire.
Pour résoudre ces problèmes, l’étude a adopté une procédure de dissociation relativement douce et a contrôlé manuellement le temps de digestion à un maximum de 15 minutes à l’aide du kit de dissociation du cerveau de souris adulte. Cette approche maintient la microglie dans un état actif, ce qui est essentiel pour les enregistrements ultérieurs de patch-clamp sur cellules entières. La procédure de dissociation légère offre également des avantages en termes de rapidité et de rentabilité.
Les méthodes de purification de la microglie primaire comprennent la méthode d’agitation stratifiée (SSM)22, la méthode de centrifugation par gradient de densité (DGCM)23 et la méthode de tri cellulaire activée par fluorescence (FACS)11,24. Parmi ceux-ci, le SSM est largement utilisé pour la purification des neurones ou des cellules gliales. Cependant, l’une des principales limites du MSS est son incapacité à atteindre des niveaux élevés de pureté25. De même, le DGCM entraîne également de faibles niveaux de pureté. La méthode FACS nécessite de colorer les cellules pendant 15 min à 1 h, suivi d’un tri à l’aide d’un trieur de cellules à grande vitesse, ce qui peut nuire à la viabilité des cellules. En revanche, ce protocole utilise la méthode MACS, qui offre un temps d’isolement réduit et évite l’utilisation répétitive et chronophage d’instruments et de procédures de coloration. En conséquence, des microglies de haute pureté sont obtenues, bien qu’en quantités potentiellement plus petites par rapport à certaines méthodes alternatives.
Il y a des limites à cette technique. Par exemple, la méthode de tri cellulaire activé par magnétisme (MACS) produit relativement peu de microglies, et les microglies isolées ne peuvent pas être cultivées pendant de longues périodes. Cependant, cette approche est précieuse car elle permet d’étudier les propriétés électrophysiologiques des microglies fraîchement préparées à partir de l’hippocampe de souris adultes, plutôt que de s’appuyer sur des cellules cultivées depuis longtemps.
La technique du patch-clamp de cellules entières est un outil crucial et largement utilisé pour étudier les propriétés électrophysiologiques cellulaires, en particulier neuronales, dans des domaines tels que les neurosciences, la pharmacologie et la cytobiologie26. L’enregistrement par patch-clamp de cellules entières a été utilisé dans de nombreuses études pour étudier les propriétés de coupes de cerveau disséquées de manière aiguë, de cultures primaires et de lignées cellulaires. Cependant, jusqu’à nos investigations, il n’y avait pas d’enregistrements de cellules entières de microglies isolées dans le cerveau de souris adultes.
Cette étude fournit non seulement un protocole pour isoler la microglie de l’hippocampe adulte, mais démontre également l’enregistrement réussi des courants potassiques dans ces microglies isolées. Notamment, ce protocole est susceptible de s’appliquer à l’étude de la microglie dans les structures cérébrales autres que l’hippocampe.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Ce travail a été soutenu par des subventions de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (32170950, 32371065), de la Fondation des sciences naturelles de la province du Guangdong, n° 2023A1515010899 et 2021A1515010804.
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Boîte de Pétri 100 mm | Corning | 353003 | |
| 15 mL Falcon | BD | 352096 | |
| 24 puits Boîte de | BD | 353047 | |
| 35 mm Boîte de Pétri | Corning | ||
| 353001-50 mL Falcon | tubes BD | 352070 | |
| 70 &mu ; m dépistage cellulaire | Miltenyi | 130-095-823 | Pour éliminer les amas cellulaires avant le tri cellulaire |
| Kit de dissociation du cerveau de souris adulte | Miltenyi | 130- 107-677 | |
| Anticorps anti-CD11b | Bio-Rad | MCA74 | Chèvre Anti-souris IgG également disponible. Pour bloquer les immunoglobulines endogènes. |
| Anticorps anti-Iba 1 | SYSY | 234308 | chèvre Anti-cobaye IgG) également disponible. Pour bloquer les immunoglobulines endogènes. |
| Axon Digidata 1440A | USA | ||
| Axon MultiClamp 700B Amplificateur | USA | ||
| BSA Albumine Fraction V | BioFrox | 4240GR500 | Sérum |
| C57BL/6 souris ; | Guangdong Medical Laboratory Animal Center | ||
| CD11 b/c MicroBeads | Miltenyi | 130-105-634 | |
| Hydrate de chloral | Absin | abs47051394 | Largement utilisé comme anesthésie chez la souris |
| Clampfit 10.6 | USA | ||
| Microscope confocal | Zeiss | ; LSM 800 | |
| Milieu de culture | Fisher Scientific | ||
| C11995500BT-DAPI colorant | Beyotime | C1002 | |
| Extracteur d’électrodes | Narishige | PC-10 | |
| HBSS | Servicebio | G4203 | |
| Agitateur horizontal | SCILOGEX | SLK-O3000-S | |
| Logiciel d’analyse d’images | Fidji | ||
| Colonnes MACS | Miltenyi | 130-042-201 | |
| Séparateurs MACS | Miltenyi | 130-042-102 | |
| Paraformaldéhyde | Fisher Scientific | T353-500 | Utiliser une solution fraîche à 4 % dans 1X PBS, pH 7,2-7,4. |
| Poly-L-lysine | Beyotime | ; C0313 | Revêtement de lamelle |
| Triton X-100 | Sigma | X100 |
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