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Au cours de la dernière décennie, le séquençage de nouvelle génération et l’imagerie haute résolution ont convergé pour faire progresser la transcriptomique spatiale, une méthode de quantification du transcriptome complet tout en préservant la position précise de chaque transcripte dans les sectionstissulaires 1,2. Associées au domaine de séquençage à ARN unicellulaire (scRNA-seq) à maturation rapide, les approches spatiales offrent une voie efficace pour relier les signatures géniques à des types cellulaires spécifiques, états et niches au sein d’un tissu ou d’un organe, enrichissant grandement notre compréhension des mécanismes de lamaladie 3,4,5,6,7 . Plusieurs plateformes commerciales sont en cours de développement, telles que 10X Visium, NanoString GeoMx et CosMx, Slide-seq et DBiT-seq, chacune supportée par des protocoles optimisés pour les tissus mous et très cellulaires tels que les tumeurs et le tissu cérébral. Le domaine connaît une croissance explosive, avec PubMed indexant environ 150 publications en 2023, près de 300 en 2024, et en voie de dépasser les 500 en 2025. Malgré cette montée, la biologie vasculaire reste sous-représentée par rapport au cancer, aux neurosciences et à l’immunologie.
Les tissus durs ou minéralisés, tels que l’os, le cartilage, les dents et les artères ou veines calcifiées et chargées de plaques, se sont révélés bien moins accommodants. Les obstacles techniques sont multiples. Premièrement, les tissus avec des matrices minérales denses nécessitent de la chélation ou un retrait acide, des traitements agressifs qui peuvent fragmenter l’ARN et déformer la morphologie tissulaire. Deuxièmement, les tissus malades, qu’ils soient blessés ou fibrostiques, contiennent souvent peu de cellules vivantes intégrées dans une matrice extracellulaire abondante (ECM), réduisant le rendement des transcrits et compliquant la normalisation des données. De plus, les tissus vasculaires possèdent une fine architecture concentrique (intima, media, adventitia) enroulée autour d’une lumière creuse. L’épaisseur limitée de la paroi, en particulier l’intima unicellulaire, fait que les zones de capture peuvent contenir des tissus rares, et que les sections peuvent se déchirer ou se détacher lors d’étapes de coloration et d’hybridation de plusieurs heures. En conséquence, les études transcriptomiques spatiales sur le tissu vasculaire restent rares, même si les maladies cardiovasculaires figurent systématiquement parmi les principales causes de décès et de morbidité grave dans le monde. Les articles sur les protocoles existants mettent l’accent majoritairement sur le traitement des données, la visualisation ou les plateformes autres que NanoStringGeoMx 8,9,10,11,12,13. Parmi ces articles, peu décrivent des méthodes de laboratoire pour traiter les artères tibiales malades, un vaisseau cliniquement pertinent dans la maladie artérielle périphérique (MAP), en particulier chez les patients diabétiques qui représentent une proportion croissante de la population affectée.
Pour combler cette lacune, nous présentons un flux de travail complet pour les artères tibiales humaines calcifiées obtenues chez des patients atteints de PAD ayant subi une amputation. Le protocole couvre : (1) la coupe et la dissection des tissus immédiatement après la prélèvement en salle d’opération ; (2) fixation tissulaire appropriée et décalcification qui maintiennent l’intégrité de la morphologie tissulaire et de l’ARN ; (3) la construction de microréseaux tissulaires (TMA) économiques afin de minimiser les effets des lots ; (4) hybridation in situ par ARNoscopique et coloration histologique du calcium pour le contrôle qualité ; et (5) Stratégie de sélection des régions d’intérêt (ROI) spécifiquement conçue pour les artères tibiales calcifiées sur la plateforme GeoMx Digital Spatial Profiler (DSP). Ces étapes incluent toutes les procédures préalables à la collecte d’échantillons sur l’instrument DSP, la préparation de la bibliothèque, le séquençage et l’analyse des données.
Bien que démontrés sur la plateforme DSP référencée, les principes peuvent guider la préparation des tissus pour le 10X Visium ou d’autres plateformes, et la méthodologie est facilement adaptable à des lits vasculaires supplémentaires ou à des modèles animaux. Ce protocole peut être adapté aux tissus de biobanque et post-mortem, mais son succès dépend de manière cruciale des conditions de préservation, de fixation et de stockage des tissus. Les tissus doivent être fixés immédiatement après la récolte afin de minimiser le temps ischémique (idéalement dans la 1h). La formaline standard à 10 % de neutre tamponné (NBF) est recommandée pendant au moins 16 heures à température ambiante (RT). Les tissus doivent être intégrés rapidement après la fixation et ne doivent pas être conservés dans l’éthanol plus de 3 jours. Les blocs de paraffine fixée au formol (FFPE) traités et stockés dans des conditions recommandées restent adaptés au profilage spatial pendant environ 3 ans, bien que la qualité de l’ARN diminue avec l’âge du bloc. En conséquence, une évaluation de la qualité de l’ARN est recommandée pour les échantillons à faible cellulité, les blocs stockés sur 6 mois, les échantillons de biobanque et les tissus post-mortem. La qualité minimale acceptable de l’ARN dépend du test sélectionné, du choix du ROI, de la résolution souhaitée et des recommandations de l’installation principale. En pratique, environ 50 à 100 noyaux par segment sont couramment recommandés pour des résultats robustes. La plateforme DSP prend en charge à la fois le FFPE et les tissus frais congelés. Dans ce protocole, nous nous concentrons sur les tissus FFPE.
Bien que cette étude se concentre sur la transcriptomique spatiale, elle s’intègre facilement avec l’scRNA-seq. À l’aide de jeux de données scRNA-seq publiés et de la déconvolution spatiale computationnelle, les proportions de type cellulaire peuvent être estimées pour chaque tache spatiale, et les états cellulaires définis par scRNA-seq peuvent être projetés sur l’architecture tissulaire. En maintenant à la fois la structure et l’intégrité de l’ARN, notre protocole permet une validation en aval de cellules uniques ou de molécule unique, maximisant ainsi les connaissances biologiques issues de précieux échantillons vasculaires et une adoption plus large de la transcriptomique spatiale dans la recherche en biologie vasculaire.