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Les mitochondries sont remarquablement des organites plastiques qui agissent comme les poumons de la cellule, consommant de l’oxygène lors de la respiration cellulaire pour soutenir la production d’adénosine triphosphate (ATP) en réponse à la demandemétabolique 1. Bien qu’autrefois considérés comme des organites discrets, il est désormais compris que les mitochondries sont fortementintégrées 2,3,4, partageant un substrat énergétique dans tout leur réseau en accord avec les besoins locaux. L’intégration offre un avantage distinct par rapport à l’isolement : les mitochondries connectées soutiennent des déficits énergétiques, maintenant des gradients électrochimiques pour la phosphorylation oxydative lors d’une demande métabolique élevée. En effet, la distribution, le volume et la morphologie des mitochondries correspondent aux besoins énergétiques dans leurenvironnement, 5. En santé, le renouvellement régulier des réseaux mitochondriaux est maintenu par la biogenèse mitochondriale, les événements de fusion et de fission, ainsi que la mitophagie 2,3. La biogenèse mitochondriale est nécessaire pour maintenir et étendre des mitochondries saines. La demande métabolique, telle que l’exercice physique, augmente l’expression du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysome γ co-activateur 1α (PGC-1α)5. Ce processus se produit via des signaux d’endurance primaires, en particulier l’élévation induite par l’exercice de la kinase protéine activée par l’AMP (AMPK), du calcium et des espèces réactives de l’oxygène 6,7. La fusion élargit les réseaux, favorisant la survie et complétant les déficits, tandis que la fission atténue les dommages mitochondriaux supplémentaires par l’exclusion préférentielle de la région dysfonctionnelle 2,3,8. Une fois retirées, les régions exclues doivent subir une mitophagie, empêchant ainsi l’accumulation d’organites et de protéinesdysfonctionnels 6,9.
Le muscle squelettique représente environ 40 % de la masse corporelle et dépend des mitochondries pour le métabolisme aérobie et la signalisation cellulaire afin de maintenir l’homéostasie10. Collectivement, dans les troubles du muscle squelettique, les mécanismes de contrôle de la qualité mitochondriale sontaltérés 10. Les études sur la dysfonction musculaire mesurent généralement la respiration mitochondriale, le volume, la morphologie et la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) afin d’évaluer la qualité mitochondriale 3,10. À cet égard, lors d’une dysfonction musculaire prolongée, la respiration mitochondriale est réduite, tandis que les OR sont augmentés et les réseaux sontfragmentés 3,10. Les perturbations de la morphologie mitochondriale proviennent principalement de l’activation des protéines de fission mitochondriale, de la protéine liée à la dynamine 1 (DRP1) et de la fission mitochondriale 1 (FIS1)2,8,11. En réponse à l’atrophie musculaire, FIS1, résidant à la surface de la membrane mitochondriale externe, recrute DRP1 pour oligomériser avec plusieurs dimères DRP1 afin de créer un filament autour des mitochondries, diminuant de taille jusqu’à ce qu’une section donnée soit « pincée », favorisant lafragmentation 3,11. Ensemble, la suractivité de la fission mitochondriale, la réduction de la fusion des mitochondries nouvellement formées et la dysfonction mitophagesie sont responsables de l’apparence fragmentée des réseaux mitochondriaux dysfonctionnels, comme ceux décrits dans les muscles inactifsou malades 2,12.
La jonction neuromusculaire (NMJ) est le site de l’excitation musculaire. Les potentiels d’action initiés dans le soma se propagent le long des axones, enveloppés par des cellules de Schwann myélinisantes (SC), et se terminent aux NMJ, qui sont encapsulés par des cellules de Schwann terminales (tSC). Les NMJ peuvent se régénérer après une blessure. Cependant, la probabilité et la rapidité de régénération diminuent à mesure que la distance entre le site de la blessure et le NMJaugmente de 13,14. Après une lésion nerveuse par section, écrasement ou étirement, les cellules de césure se dédifférencient en un état progéniteur démyélininé15,16. Les SC démyélinisées prolifèrent et agissent de concert avec les macrophages pour remodeler l’environnement local afin de la régénération en éliminant les débris entre le site de la blessure et la souche axonale proximale à travers la dégénérescencewallérienne 17,18. Les SC migrateurs signalent une réponse inflammatoire qui remodele l’environnement pour une régénération nerveuseréussie 18. La régénération nerveuse se produit à l’intérieur de la gaine neurale formée par les SC progénitrices, qui forment des bandes de Bunger, à travers lesquelles les axones refontpousser 19. Le moignon axonal étend alors les filopodies pour initier laréinnervation 14. Après réinnervation, la présynapse peut se régénérer complètement, à condition que les tSC réinvestissent au niveau duNMJ 20.
La morphologie mitochondriale varie fortement selon les types cellulaires, en se conformant à la fonctiontissulaire 21. Les rapports des tissus hépatiques suggèrent que les mitochondries sont plus compactes et sphériques, tandis que celles de la substance blanche du cerveau sont plus allongées ettubulaires 22. Lors d’un défi, comme dans des conditions de vieillissement et de stress oxydatif, les mitochondries présentent un phénotype semblable à un donut. Cependant, chez les ostéoblastes, la formation et la fragmentation des beignets mitochondriaux étaient associées à une sécrétion accrue des mitochondries et des vésicules dérivées des mitochondriales, ainsi qu’à la maturation desostéoblastes 23. Bien que les réseaux mitochondriaux des muscles squelettiques aient été largement examinés chez plusieurs espèces, des limites subsistent dans l’imagerie des réseaux mitochondriaux issus des tSC du système nerveux périphérique. Ces tissus sont difficiles à capturer dans leur environnement naturel, car l’ultrastructure cellulaire est significativement modifiée après l’isolement, et ces tissus sont difficiles à cibler avec un colorant in vivo sans charger également le muscle squelettique associé.
Les techniques d’imagerie utilisées pour capturer la morphologie mitochondriale dans les systèmes vivants peuvent être classées en microscopie optique ouélectronique 5. Avec la microscopie traditionnelle à capture de lumière, les colorants peuvent marquer les cellules vivantes, les cellules fixes peuvent être immunomarquées, et les mitochondries peuvent être marquéesgénétiquement 5,24. L’imagerie des cellules vivantes nécessite généralement d’incuber les cellules pendant 20 à 60 minutes avant l’analyse de fluorescence. Les colorants sont dirigés vers les mitochondries via le potentiel membranaire et, par conséquent, peuvent être modifiés dans des conditions de potentiel membranairemodifié 5. La capture de la morphologie mitochondriale des tSC au sein du muscle squelettique via la charge de colorants est théoriquement possible ; cependant, cela nécessiterait l’imagerie des tissus entiers et des techniques d’affichage détaillées. En particulier, il capture les mitochondries à l’intérieur de structures intactes, sans interférence du marquage musculaire squelettique. Pour surmonter ces limitations, la coloration fluorescente mitochondriale a été utilisée pour marquer le muscle squelettique vivant chez des souris saines et dystrophiques, suivie du marquage des mitochondries tSC pour l’imagerie in vivo et in situ. Le muscle tibial antérieur (TA) a été sélectionné pour optimiser l’imagerie musculaire squelettique en raison de sa localisation anatomique superficielle, de son volume d’injection bien caractérisé et de sa dispersionmyofasciale 25,26,27, ainsi que de son adéquation à des mesures fonctionnelles simultanées. Le muscle fessier grand (GM) a été sélectionné pour l’imagerie des tSC sur la base de sa procédure d’injectionétablie 28,29, de son architecture mince qui minimise la fluorescence de fond, et du positionnement ventral superficiel des jonctions neuromusculaires entre le GM et le moyen fessier, permettant un marquage préférentiel des TSC avant les fibres musculaires squelettiques.