La capacité du muscle squelettique à se régénérer après toute atteinte à son intégrité dépend fondamentalement d’une population spécialisée de cellules précurseurs myogéniques, appelées cellules satellites (SC), nommées ainsi d’après leur position satellite le long de la myofibre. Ils se localisent sous la lame des fibres musculaires, attachées aux fibres musculairesmultinucléées 1,2,3. Les SC se caractérisent par l’expression de la protéine boîte appariée Pax7, qui est conservée chez plusieurs espèces, y compris l’humain, la souris, le singe et le porc. Pax7, identifié comme le premier marqueur détectable des SC dans les états quiescents et activés, est essentiel au développement et à la survie des SC4. Dans des conditions normales, les SC sont maintenus dans un état de repos (phase G0 du cycle cellulaire), caractérisé par une faible activité métabolique et inactifstranscriptionnellement 5,6. En cas de blessure musculaire ou de stress mécanique, elles s’activent, reprennent le cycle cellulaire, s’étendent en nombre et se différencient pour contribuer à de nouvelles myofibres ou réparer cellesendommagées 7,8,9. Au cours de ce processus, un sous-ensemble de SC doit subir un auto-renouvellement, revenant à un état d’arrêt (Pax7⁺) afin de maintenir l’intégrité à long terme du pool de cellules souches. L’auto-renouvellement se produit soit par division asymétrique, où une cellule fille conserve des caractéristiques de type tige tandis que l’autre devient un progéniteur myogénique engagé, soit par division symétrique, où les deux cellules filles maintiennent soit une identité de type tige, soit se différencient, selon le contexte physiologique et de niche 10,11,12.
Les SC jouent un rôle essentiel dans la régénération musculaire, ce qui en fait un axe clé dans la biologie du muscle squelettique, la médecine régénérative et la recherche sur la dystrophie musculaire. Comprendre comment ces cellules se comportent et fonctionnent éclaire non seulement les processus fondamentaux de réparation musculaire, mais ouvre aussi la voie au développement de thérapies pour traiter les troubles dégénérants musculaires et favoriser la régénération.
L’isolement des SC du tissu musculaire est une étape cruciale dans les études in vitro , permettant d’étudier leurs caractéristiques moléculaires, leur potentiel de prolifération, leurs voies de différenciation et leurs réponses à divers stimuli. Cependant, ce processus présente plusieurs défis techniques en raison de la structure complexe du muscle, de l’abondance relativement faible des cellules satellites par rapport à d’autres types cellulaires, et de la nécessité de préserver leur viabilité et leur caractère souche lors de l’isolement.
Actuellement, trois techniques principales sont employées pour l’isolement des SC : la méthode de préplacage, le tri cellulaire activé par fluorescence (FACS) et le tri par cellules activées magnétiquement (MACS). Chaque méthode offre des avantages et des limitations distincts en termes de pureté, rendement, viabilité cellulaire et préservation des SC.
La méthode de préplaque exploite les propriétés adhésives différentielles des cellules dérivées du muscle, les SC étant parmi les moins adhérentes. Après la digestion enzymatique du muscle squelettique, la suspension cellulaire hétérogène résultante est placée sur des plaques de culture généralement recouvertes de collagène de type I. Après 1 à 24 h (selon le protocole) d’incubation à 37°C, les cellules non adhérentes sont collectées et transférées sur une plaque recouverte de Matrigel pour une cultureultérieure 13,14,15,16. La population résultante comprend généralement à la fois des SC et des fibroblastes ainsi qu’un petit nombre d’adipocytes et de cellulesendothéliales 17,18. Répéter le processus de préplaque toutes les 24 à 48 heures pendant jusqu’à une semaine pour les SC isolés chez des souris adultes et jusqu’à 2 semaines pour les nouveau-nés peut améliorer la pureté de la population cellulaire. Bien que cette méthode soit économique et techniquement simple, elle est laborieuse et donne souvent des cultures à composition variable. La méthode de préplacage convient aux laboratoires sans FACS ou MACS, offrant un moyen simple d’enrichir les cellules satellites tout en préservant leur viabilité et leurs propriétés de type tige. Il est donc généralement recommandé de combiner cette approche avec des méthodes de purification supplémentaires afin d’améliorer la pureté globale de la population cellulaire. Dans le protocole actuel, nous avons optimisé l’étape de préplaquage en utilisant des plaques enrobées de collagène et en ajustant le timing selon le modèle. Cette adhésion différentielle accélère l’élimination des fibroblastes, raccourcissant la période de préplaque, utilisant les facteurs de croissance et réduisant à la fois le temps de manipulation et le stress cellulaire lors de l’isolement.
Le FACS est une méthode largement utilisée pour isoler les cellules satellites basée sur l’expression de marqueurs de surface spécifiques (α7-intégrine, CD34, CD29, β1-intégrine, CXCR4), permettant une haute pureté et une grande spécificité19,20. Cependant, il est souvent difficile en raison de la complexité technique, du coût élevé des anticorps et du besoin d’équipements spécialisés. De plus, le stress mécanique et biochimique imposé lors du tri peut compromettre la viabilité cellulaire. La nécessité de générer une suspension monocellulaire peut entraîner une perte cellulaire significative, tandis que la dépendance à des marqueurs fluorescents spécifiques peut conduire à une représentation incomplète de l’hétérogénéité des cellules satellites. De plus, la digestion enzymatique, utilisée pour dissocier les cellules, a le potentiel de dégrader les antigènes critiques de surface, affectant ainsi une identification et une isolation précises, et peut aussi altérer la fonction desmyoblast 21,22. Le FACS convient à l’isolement de populations très pures en peu de temps, en particulier lorsque la résolution phénotypique précise est requise. Cependant, cette méthode est moins appropriée lorsque le maintien de cellules intactes et viables est critique, en raison des contraintes mécaniques et biochimiques imposées lors du tri, ou pour les laboratoires dépourvus d’équipements spécialisés.
Le MACS, en revanche, est une technique utilisée pour isoler les cellules satellites en liant des billes magnétiques conjuguées à des anticorps contre des marqueurs de surface spécifiques des fibroblastes et des cellules immunitaires générales à leur surface, puis en les séparant des populations cellulaires indésirables à l’aide d’un champ magnétique. L’élution de la sélection négative à partir de la phase stationnaire correspond à la population cellulaire satellite d’intérêt. Le MACS permet un enrichissement efficace des cellules satellites avec une pureté et une scalabilité relativement élevées, tout en nécessitant moins d’équipements spécialisés et d’expertise technique comparé au FACS. De plus, son processus de séparation magnétique doux préserve l’intégrité cellulaire, le rendant adapté aux applications en aval telles que la culture cellulaire, l’analyse de l’expression génique et les études de transplantation. Cependant, la MACS est limitée par une pureté plus faible lorsque plusieurs marqueurs sont nécessaires, une possible liaison non spécifique ou un transfert de billes, et un manque de données quantitatives sur l’expression desmarqueurs 23,24,25.
Malgré la disponibilité de protocoles pour l’isolement des cellules musculaires squelettiques, obtenir des cultures primaires reproductibles et compositionnellement uniformes reste un défi, notamment en raison de la variabilité développementale et spécifique aux tissus. L’isolement des SC des muscles néonatals a été moins largement caractérisé que chez les muscles adultes, avec relativement moins de protocoles publiés, dont beaucoup nécessitent une optimisation supplémentaire selon les conditions techniques et l’objectifexpérimental 26,27,28. L’ajustement des paramètres, notamment la concentration enzymatique, la durée de la digestion et les conditions de culture, est souvent nécessaire pour différentes étapes de développement — notamment chez les nouveau-nés — afin d’atteindre le rendement, la viabilité et la pureté maximales des cellules satellites isolées. Dans cet article, nous démontrons un protocole optimisé pour l’isolement des cellules satellites à partir des muscles squelettiques de souris adultes et nouveau-nées (jours postnataux 6-14, P6-P14), combinant préplaque et tri MACS avec des ajustements du timing du préplaquage et de la composition du milieu. Ce protocole offre une population cellulaire reproductible à travers les stades de développement, avec des cellules isolées montrant une grande pureté et viabilité. L’immunocoloration indique que la proportion de cellules Pax7+ dépasse généralement 97 %. De plus, ces myoblastes présentent un potentiel de différenciation robuste, formant efficacement des myotubes multinucléés lors du remplacement du milieu de croissance par un milieu de différenciation. Les myotubes différenciés peuvent être observés par microscopie à contraste de phase ou vérifiés par immunocoloration pour la chaîne lourde de la myosine (MHC), un marqueur indiquant les fibres musculaires matures.