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La fibrose, ou cicatrice pathologique des tissus, est la dernière voie commune pour presque toutes les maladies chroniques des organes et contribue à environ 40 % des décès dans les paysindustrialisés. Dans le foie, la fibrose provient d’insultes chroniques telles que l’hépatite virale, la consommation d’alcool ou, de plus en plus, la maladie hépatique stéatotique associée à un dysfonctionnement métabolique (MASLD), qui touche actuellement 30 à 40 % des adultes aux États-Unis. Les atteintes chroniques au foie et la fibrose progressive qui en résulte augmentent considérablement le risque de maladies hépatiques terminales telles que la cirrhose, l’insuffisance hépatique et le carcinome hépatocellulaire2. 3,4,5.
Les cellules stellaires hépatiques (CSH) sont centrales à l’homéostasie hépatique et à la fibrogenèse. Dans les foies sains, les CSH existent dans un état quiescent, stockant la vitamine A, et contribuent à l’homéostasie des hépatocytes et, globalement, de l’ensemble dufoie 6,7. Cela est clairement démontré par les études sur l’épuisement des HSC, où l’élimination de presque tous les HSC dans le foie sain diminue la masse hépatique et limite fortement la régénérationhépatique 7,8. En cas de blessure, les HSC s’activent en cellules ressemblant à des myofibroblastes qui prolifèrent, migrent vers les zones endommagées et produisent une matrice extracellulaire excessive (ECM), formant des cicatrices fibrotiques. Les CSH activés dans les foies fibrotiques sont également à l’origine des fibroblastes associés au cancer et jouent un rôle de promotion tumorale dans le carcinome hépatocellulaire 9,10,11,12. Les HSC quiescentes possèdent une morphologie neuronale unique avec de petits corps cellulaires d’où s’étendent des projections à longue portée. Les CSH prennent une forme plate en forme de myofibroblaste lorsqu’elles sont activées dans lafibrose 13. Bien que des décennies de travaux aient permis d’élucider les voies de signalisation contrôlant la production de MEE par les HSC, la signification fonctionnelle de leur morphologie neuronale distincte, sa régulation, la possibilité de faciliter les interactions au sein de la niche des HSC, et de contribuer à la fibrogénicité et à la maladie des HSC restentinsaisissables 14,15.
Les méthodes actuelles pour visualiser la morphologie des HSC se limitent à des images bidimensionnelles (2D) de cellules cultivées in vitro ou de coupes de tissu in vivo , et capturent rarement l’intégralité de la morphologie des HSC avec des projections s’étendant sur plusieurs longueurs cellulaires dans toutes les directions. De plus, le marqueur HSC le plus couramment utilisé, la desmine, ne peut pas capturer pleinement la morphologie neuronale unique des HSC dans la coloration par immunofluorescence, car la desmine est une protéine cytosquelettique qui ne marque que les filaments intermédiaires dans lesHSC16. Ces défis méthodologiques jusqu’à présent ont entravé la capacité de capturer pleinement la morphologie des HSC et leurs interactions cellulaires de manière tridimensionnelle (3D) dans leur contexte naturel à résolution unicellulaire. En conséquence, des questions fondamentales concernant la façon dont la morphologie des HSC se rapporte à leur état fonctionnel et à leurs interactions avec les types cellulaires voisins restent non résolues.
Cet article présente un pipeline d’imagerie et d’analyse innovant et complet pour visualiser et modéliser la morphologie des HSC dans le tissu hépatique intact. Cette méthode intègre plusieurs innovations clés : (1) marquage fluorescent des HSC à l’aide de modèles souris génétiquement rapporteurs, (2) perfusion et fixation hépatique optimisées in situ pour préserver l’architecture tissulaire intacte et les relations cellulaires, (3) un protocole modifié de déblaiement tissulaire basé sur iDISCO pour obtenir une transparence optique17, (4) une microscopie confocale haute résolution pour la capture d’images en profondeur, et (5) un flux de travail computationnel personnalisé pour la reconstruction d’images 3D et la quantité quantitative analyse de CSH individuels. Le protocole impose certaines contraintes sur la taille des tissus et l’engagement en temps qui doivent être prises en compte. Ensemble, ce protocole fournit un cadre robuste et reproductible pour capturer la structure 3D complexe des HSC et pour cartographier leurs relations spatiales avec les cellules vasculaires, immunitaires et parenchymateuses voisines. Les stratégies et pipelines présentés ici pour le foie sont également facilement adaptables à d’autresorganes 17,18,19.