Cette méthode visualise la structure native des fibres de collagène dans le corps vitré à l’aide de la microscopie à réflectance confocale.
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Article de méthode
Cette méthode visualise la structure native des fibres de collagène dans le corps vitré à l’aide de la microscopie à réflectance confocale.
Le vitré est un gel transparent qui remplit l’espace entre le cristallin et la rétine. Sa structure est soutenue par un réseau de fibres de collagène, ce qui influence probablement les propriétés viscoélastiques et contribue aux maladies rétiniennes. Cependant, l’organisation de ce réseau de collagène reste mal caractérisée car l’imagerie du vitré dans son état natif est difficile. De nombreuses techniques d’imagerie appliquées au vitré provoquent une déshydratation et une distorsion, et les méthodes à base de colorants peuvent introduire des artefacts ou des marquages non spécifiques, ce qui rend difficile l’étude du réseau de collagène. Dans ce protocole, nous décrivons : 1) une méthode de dissection des yeux porcins pour l’imagerie ; 2) une stratégie de montage des yeux sur un microscope inversé ; 3) lignes directrices pour l’imagerie du réseau de collagène vitré dans son état natif à l’aide de la microscopie à réflectance confocale ; et 4) des instructions pour l’analyse quantitative des images des caractéristiques du réseau. Nous mettons en évidence les pièges courants et mettons l’accent sur les points techniques clés. Nous rapportons l’application de la microscopie à réflectance confocale au vitré. Par rapport aux stratégies d’imagerie vitrée précédentes, cette approche préserve la structure native, l’orientation et la distribution des fibres de collagène vitré sans colorants exogènes ni artefacts de déshydratation. La microscopie à réflectance confocale peut sonder la base structurelle de la rigidité du gel vitré dans la santé et la maladie.
Le vitré est la matrice extracellulaire entre le cristallin et la rétine de l’œil. La traction du vitré sur la rétine joue un rôle majeur dans la perte de vision dans des maladies telles que le décollement de la rétine, le trou maculaire et la traction vitréomaculaire 1,2,3,4. La capacité du vitré à transmettre les forces de traction à la rétine est déterminée par sa rigidité de gel, qui dépend à son tour des propriétés de ses principaux composants, le collagène et l’acide hyaluronique5. La rigidité du gel du vitré est probablement influencée par les caractéristiques du réseau de fibres de collagène, car la rigidité des gels de collagène artificiels est déterminée par des caractéristiques de réseau telles que la densité, l’alignement et la largeur des fibres6.
Le réseau de fibres de collagène vitré est difficile à imager en raison de sa forte teneur en eau et de sa faible concentration de collagène7, ce qui entraîne une distorsion artificielle lors du traitement pour la microscopie ou la microscopie électronique à transmission. L’histologie traditionnelle et la microscopie électronique à transmission nécessitent un traitement pour durcir le vitré pour une coupe mince. La déshydratation requise pour l’enrobage histologique provoque l’agrégation des fibres vitrées en une configuration en nid d’abeille8, et la formation de cristaux de glace pendant la congélation augmente la taille des pores dans la matrice extracellulaire9. Du plastiqueenrobé 8 et une congélation rapide10 ont été appliqués sur le vitré pour minimiser les artefacts, bien qu’il reste probablement des artefacts résiduels. La microscopie à contraste de phase est une méthode qui ne nécessite pas de sectionnement et qui a été appliquée sur le vitré, mais elle nécessite de retirer un petit morceau de vitré de l’œil, perdant ainsi la position et l’orientation d’origine du réseau11. Plus récemment, la microscopie quantitative à lumière polarisée a été utilisée pour cartographier l’orientation moyenne des fibres sur un œil porcin grossièrement sectionné, mais les fibres individuelles n’ont pas pu être résolues12. De plus, les approches de marquage basées sur les colorants (par exemple, bleu trypan, rouge picrosirius, 5-(4,6-Dichlorotriazinyl) Aminofluorescéine) peuvent introduire des artefacts ou des marquages non spécifiques et ont donc été évitées pour préserver le réseau de collagène natif.
Nous avons adopté la méthode de préparation de l’échantillon utilisée par Filas et al. pour l’étude de la microscopie en lumière polarisée, c’est-à-dire la dissection grossière dans un blocd’agarose 12, et nous avons imagé l’échantillon à l’aide de la microscopie à réflectance confocale, qui n’a pas été appliquée auparavant au vitré. En utilisant cette méthode, nous avons acquis des images du réseau de fibres de collagène vitré dans un état hydraté et proche de la physiologie. Cela offre plusieurs avantages par rapport aux méthodes précédentes, notamment une réduction des artefacts par rapport aux approches basées sur le gel-fracture ou la déshydratation10,13. Ce protocole nécessite un microscope confocal inversé avec un objectif d’immersion d’un grossissement d’au moins 30x, une ouverture numérique supérieure à 0,9 et une distance de travail supérieure à 200 μm. Nous incluons des conseils clés pour la préparation des échantillons et l’acquisition d’images afin de faciliter la résolution claire des fibres. En maintenant un état quasi natif de la matrice de collagène vitréen, cette approche permet aux chercheurs d’analyser quantitativement l’orientation, la densité et la distribution spatiale des fibres, paramètres qui sont probablement cruciaux pour comprendre la rigidité vitrée et ses changements pathologiques. Cette technique est particulièrement adaptée aux chercheurs qui s’intéressent au réseau de collagène vitréen, à sa structure et à la pathogenèse des maladies vitréo-rétiniennes.
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1. Préparation et dissection des tissus
REMARQUE : Cette recherche a été réalisée conformément aux directives de l’établissement. Dans notre établissement, il n’était pas nécessaire d’obtenir l’approbation du Comité institutionnel de protection et d’utilisation des animaux pour effectuer des expériences sur des yeux de porc ex vivo .
2. Montage de l’échantillon pour l’imagerie
3. Acquisition d’images
4. Analyse d’image de la largeur de la fibre à l’aide de CT-FIRE 14
5. Analyse d’images de la densité des fibres, de la courbure, de l’alignement, de la lacunarité, de l’unité de croissance des hyphes et de la dimension fractale à l’aide de TWOMBLI16
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Un œil de chacun des trois jeunes porcs adultes (une femelle de 4 mois, un mâle de 5 mois et une femelle de 6 mois) a été imagé après avoir sectionné l’œil dans un plan axial à travers le limbe inférieur. Six emplacements d’imagerie ont été acquis dans le plan de coupe X-Y, espacés de 4 mm. À chaque emplacement d’imagerie, une grille contiguë de 4 x 4 images de 70 μm x 70 μm a été obtenue (Figure 8). Pour chaque porc, chaque image a été analysée séparément pour plusieurs paramètres (...
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Les méthodes d’imagerie vitreuse antérieures ont montré une agrégation de fibres artificielle13, une perte d’organisation, d’orientation et de localisation de la fibre17, ou reposaient sur une résolution beaucoup plus élevée avec un champ de vision plus petit, limitant les informations sur la distribution de la fibre10. La microscopie confocale à réflectance de tissus frais ex vivo, sectionnés grossièrement, fournit ...
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Tous les auteurs ne signalent aucun conflit d’intérêts pertinent.
Subvention de base des National Institutes of Health EY014800 ; Subvention sans restriction de la recherche pour prévenir la cécité, New York, NY, au Département d’ophtalmologie et des sciences visuelles, Université de l’Utah ; NIH NEI K08 EY034549 ; la Fondation de l’Hôpital primaire pour enfants ; la Fondation E. Matilda Ziegler ; Nous remercions les Drs Guillaume L. Hoareau et M. Austin Johnson pour les yeux de porc.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Agarose I | VWR | 0710-500G | |
| Silicone tout usage 1 calfeutrage, transparent | GE | 2795576 | |
| Éponge à cellulose (Weck-Cel Eye Spear) | Beaver - Visitec | 000865 | |
| Socle personnalisé à 3 broches & nbsp ; | NA | NA | |
| Adaptateur personnalisé pour monter de grandes vitres à couvercle | NA | NA | |
| Verre à couvercle grand, 1,42" x ; 2,36" N°1 | Ted Pella | 260460-100 | |
| Lego (plaque de base classique, 1 x 8 tuiles, 1 x 8 briques, 1 x 6 plateaux) | Lego | 11023, 3008, 3666, 4162 | |
| Lames microtome (profil élevé) & nbsp ; | Lieca Biosystems | 14035838926 | |
| Objectif en silicone Olympus UPlanSApo 30x | Olympe | UPLSAPO30XS | |
| Grande plate-glace en silicone (Samuelworld) | Amazone | 713243280060 | |
| Lingettes de mouchoir (Kimwipes) & nbsp ; | Kimberly Clark | 34120 |
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