$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Les microglies sont les cellules immunitaires innées résidentes dominantes dans le cerveau et représentent 10 à 15 % des cellules du cerveau adulte 1,2. Ils utilisent leur répertoire de récepteurs pour surveiller dynamiquement le microenvironnement cérébral et réguler la fonction cérébrale normale afin de maintenir l’homéostasie cérébrale3. Les microglies sont très sensibles aux changements de leur microenvironnement et subissent des changements dans la morphologie cellulaire, l’immunophénotype et la fonction avec des conditions pathologiques ou diverses stimulations. Les états d’activation microgliale sont influencés par les demandes d’énergie cellulaire nécessaires à leur fonction, telles que la phagocytose, la production de cytokines ou la réparation des tissus. Par conséquent, le métabolisme énergétique cellulaire joue un rôle crucial dans la régulation des modifications de la fonction microgliale4. La dérégulation microgliale entraîne une libération excessive de cytokines pro-inflammatoires (par exemple, IL-1β, TNF-α) et d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), prédisposant le cerveau à la neuroinflammation 5,6. La dysrégulation microgliale chronique et l’environnement neuro-inflammatoire qui en résulte constituent la base de la neurodégénérescence7.
Le cerveau ne représente que 2 % du poids corporel, mais 20 % de la consommation totale d’énergie du corps. Les mitochondries sont la principale source d’énergie dans les cellules cérébrales et jouent un rôle clé dans la pathogenèse des troubles cérébraux aigus etchroniques8. Des études antérieures ont établi une forte corrélation entre l’activation microgliale et le dysfonctionnement métabolique dans le vieillissement9 et les troubles liés à l’âge tels que la maladie d’Alzheimer10,11, soulignant le rôle central des mitochondries dans la sénescence cellulaire et la neurodégénérescence. L’altération de la fonction mitochondriale entraîne une diminution de la production d’énergie, un stress oxydatif élevé et une augmentation de la neuroinflammation pendant le vieillissement et les maladies liées à l’âge.
Bien que des recherches approfondies aient élucidé le rôle des mitochondries dans le métabolisme énergétique, le vieillissement et les troubles cérébraux, le rôle des modifications post-traductionnelles courantes, telles que la glycosylation, dans la biologie et la fonction mitochondriales reste insuffisamment exploré. La glycosylation, l’ajout enzymatique de fractions de sucre appelées glycanes aux protéines par des enzymes de glycosylation, est la modification post-traductionnelle la plus courante dans la plupart des cellules cérébrales, y compris la microglie. Les microglies activées modulent leur fonction immunitaire sous l’effet de stimuli inflammatoires en régulant l’expression intracellulaire ou de surface cellulaire des glycanes12. Les réponses pro- et anti-inflammatoires présentées par la microglie après la stimulation sont également régulées par les glycanes13. Les protéines mitochondriales ont également ces modifications de glycanes, qui régulent leur fonction et leur localisation. Cependant, l’analyse détaillée des modèles de glycosylation mitochondriale spécifiques à la cellule dans la microglie fait défaut en raison des défis techniques liés à l’étude de la glycosylation subcellulaire. Malgré les rôles bien caractérisés de la glycosylation dans la modulation du phénotype microglial, le rôle des glycanes dans la modulation de la fonction mitochondriale et, par conséquent, de l’immunophénotype cellulaire dans la microglie reste mal compris.
Des études limitées portant sur la glycosylation des protéines mitochondriales se sont principalement concentrées sur l’identification des modèles de glycosylation à l’aide de lectines. Les lectines sont des protéines de liaison aux glycanes qui se lient à des fractions biomoléculaires de glycanes14,15, qui n’ont pas la spécificité et la capacité de fournir des informations détaillées sur la composition des glycanes. Les modalités de spectrométrie de masse offrent une identification détaillée de la composition des glycanes pour surmonter les défis analytiques présentés par l’analyse des lectines. L’une de ces modalités, l’ionisation par électronébulisation par désorption par désorption assistée par matrice infrarouge (IR-MALDESI), utilise une stratégie d’ionisation hybride, utilisant un laser infrarouge moyen pour exciter de manière résonnante l’eau trouvée dans les échantillons biologiques16 afin de désorber les espèces neutres et de les soumettre à un panache d’électrospray orthogonal, suivi d’une analyse à l’aide d’un spectromètre de masse Orbitrap précis à haute résolution. L’IR-MALDESI a déjà été démontré pour l’analyse directe des métabolites tissulaires17, avec des avantages distincts de l’analyse rapide18, de la méthode d’ionisation douce et de la prévisibilité de la teneur en acide sialique des glycanes liés à l’azote sur la base des modèles de distribution isotopique des adduits de glycanes chlorés19. Cependant, l’adaptation de cette plateforme pour l’analyse directe des glycanes subcellulaires n’a pas été démontrée.
Ici, nous rapportons un protocole à haut débit pour l’isolement mitochondrial des cellules microgliales, l’isolement des N-glycanes mitochondriaux et la détection et l’analyse des N-glycanes mitochondriaux à l’aide de la spectrométrie de masse IR-MALDESI. Ce protocole sera fondamental pour découvrir de nouvelles connaissances sur le rôle de la glycosylation dans la fonction mitochondriale, ce qui pourrait permettre d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour les troubles neuroinflammatoires et neurodégénératifs.