Nous décrivons des méthodes pour isoler les cellules somatiques ovariennes de souris à partir d’une fraction enrichie en strome de l’ovaire et pour générer des organoïdes somatiques ovariens de souris en utilisant une approche sans échafaudage.
Article de méthode
Nous décrivons des méthodes pour isoler les cellules somatiques ovariennes de souris à partir d’une fraction enrichie en strome de l’ovaire et pour générer des organoïdes somatiques ovariens de souris en utilisant une approche sans échafaudage.
L’ovaire est constitué de populations hétérogènes de cellules somatiques, tant au sein du follicule que du strome environnant, qui sont essentielles pour soutenir la fonction ovarienne et la génération de gamètes de haute qualité. Nous rapportons des méthodes pour isoler les cellules somatiques des ovaires de souris, y compris les cellules endothéliales, épithéliales, stéroïdogènes, stromales et immunitaires. Lorsque ces cellules somatiques ovariennes primaires sont plaquées et cultivées dans un système traditionnel de culture 2D, l’hétérogénéité cellulaire, l’organisation, ainsi que les interactions cellule-cellule et matrice cellulaire typiques de l’ovaire sont perdues. Ainsi, nous décrivons également comment générer des organoïdes somatiques ovariens de souris en utilisant une approche sans échafaudage. Ces organoïdes s’auto-assemblent, maintiennent des populations cellulaires diverses et produisent des facteurs extracellulaires et sécrétés, y compris des cytokines. Les organoïdes peuvent être utilisés pour des expériences de co-culture et peuvent être maintenus en culture pendant au moins 3 semaines avec une forte viabilité. Dans l’ensemble, ces modèles permettent d’interroger la physiologie et la pathologie ovariennes du point de vue des cellules somatiques.
Bien que l’ovocyte, ou gamète femelle, soit essentiel pour donner naissance à la génération suivante, les populations cellulaires somatiques dans l’ovaire jouent un rôle crucial dans le développement des gamètes, la production d’hormones stéroïdes et l’homéostasie ovarienne. Les ovocytes, entourés de cellules somatiques granuleuses et thèques, forment les unités fonctionnelles de l’ovaire appelées follicules. Les cellules de granulosa sont physiquement reliées à l’ovocyte par des projections transzonales et fournissent un soutien métabolique et nutritif à l’ovocyte en plus de réguler l’arrêtméiotique 1,2. De plus, en réponse aux gonadotrophines, les cellules granuloseuses et thèques produisent des hormones stéroïdes, notamment des œstrogènes, de la progestérone et des androgènes, qui ont des effets au-delà du système reproducteur, affectant les systèmes cardiovasculaire, musculosqueletique et nerveux, et affectant ainsi la santé globale des femmes3. Les follicules ovariens se développent au sein d’un stroma ovarien hétérogène composé de vasculature, de cellules immunitaires, de plusieurs populations de fibroblastes interstitiels et de cellules mésenchymates, ainsi que d’une matrice extracellulaire (ECM)4 très ordonnée. Ce microenvironnement stromal fournit des indices physiques et chimiques qui influencent la croissance des follicules, l’ovulation etla lutéinisation 4.
Plusieurs méthodes existent pour isoler et cultiver les gamètes et les follicules in vitro, et ces méthodes ont fait progresser notre compréhension de l’oogenèse et de la folliculogenèse5. Cependant, le compartiment somatique de l’ovaire est relativement peu étudié, en partie en raison du manque de modèles in vitro robustes. Les modèles actuels du compartiment somatique ovarien sont en grande partie limités à un seul type cellulaire, tels que les fibroblastes, les cellules épithéliales de surface ovarienne, endothéliales, immunitaires ougranuloses 6,7,8,9,10,11. La culture de cellules ovariennes somatiques primaires définies de manière large en 2D favorise les populations de macrophages au fil du temps, entraînant une perte d’hétérogénéitécellulaire 12. De plus, la culture monocouche bidimensionnelle (2D) traditionnelle ne permet pas les interactions diverses entre cellule et matrice cellulaire présentes dans l’ovaire. Les explantes de tissu ovarien maintiennent la complexité cellulaire et structurelle du tissu natif mais varient en composition selon l’endroit où elles ont été extraites dansl’ovaire 13,14.
Les organoïdes sont des versions tridimensionnelles (3D), multicellulaires, miniaturisées d’organes ou de tissus, qui reproduisent l’organisation et le fonctionnement in vivo 15,16. Les organoïdes peuvent être générés à partir de cellules souches ou de cellules primaires isolées dans des tissus normaux oumalades 15. Dans le contexte du système reproducteur féminin, des organoïdes ont été générés pour modéliser l’endomètre, la trompe de Fallope, le col de l’utérus et leplacenta 17. Cependant, en ce qui concerne l’ovaire, jusqu’à récemment, les modèles organoïdes étaient limités à un seul type cellulaire, comme les cellules épithéliales de surface ovarienne ou cancéreuses, ou ont été générés à partir de cellules souches pluripotentes induites pour ressembler à des structures folliculaires plutôt qu’au stromaovarien 17,18. Des études récentes ont généré et caractérisé des organoïdes à partir de populations hétérogènes de cellules somatiques isolées de tissu de souris, de macaques rhésus et de tissu ovarienhumain 19,20,21. Ces modèles organoïdes ont permis d’étudier les mécanismes cellulaires sous-jacents au vieillissement ovarien, ainsi que les effets de l’exposition aux phtalates sur la composition de laMCE 19,21.
Compte tenu de l’importance cruciale des cellules somatiques, tant dans le follicule que dans le stroma, pour la fonction ovarienne, nous décrivons des méthodes pour isoler les cellules somatiques à partir d’une fraction enrichie en stroma des ovaires de souris et pour les cultiver in vitro en utilisant soit une culture monocouche traditionnelle, soit dans un modèle organoïde. En utilisant des micromoules d’agarose sans échafaudage, les cellules somatiques ovariennes forment des organoïdes en 1 à 3 jours. Les organoïdes préservent des populations clés de cellules ovariennes, notamment les fibroblastes, les macrophages et les cellules stéroïdogènes, et peuvent être cultivés jusqu’à 3 semaines avec une forte viabilité. Les organoïdes somatiques ovariens favorisent les évaluations transcriptomiques et histologiques, l’analyse de milieux conditionnés, la co-culture avec d’autres types cellulaires et les méthodes de criblage des composés. Dans l’ensemble, ces organoïdes constituent un modèle robuste pour l’interrogatoire in vitro et la modulation du compartiment somatique ovarien et peuvent être appliqués à l’étude du développement ovarien, du vieillissement, de la physiologie et de la pathologie.
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L’utilisation d’animaux pour élaborer ce protocole s’est faite conformément au Comité de soins et d’utilisation des animaux institutionnels de l’Université Northwestern et aux Lignes directrices des National Institutes of Health pour les soins et l’utilisation des animaux de laboratoire (Numéro d’assurance du bien-être animal de l’Université Northwestern : A3283-01 ; ID du protocole IACUC : IS00013082_IM12). Les informations du fabricant et les numéros de catalogue pour tous les matériaux, y compris les moulages en silicone pour les micromoules, médias et compléments en agarose, sont fournies dans le Tableau des matériaux. Un aperçu des étapes du protocole est présenté à la Figure 1. Toutes les étapes du protocole doivent être réalisées à l’aide d’un équipement de protection individuelle approprié, en conformité avec toutes les réglementations institutionnelles sur la biosécurité et la santé et sécurité environnementales, et, sauf indication contraire, au sein d’une armoire de biosécurité de classe II.

Figure 1 : Schéma de l’isolation des cellules somatiques ovariennes de souris, de la génération d’organoïdes somatiques ovariens et des applications en aval. Les ovaires de la souris sont isolés et la fraction stromale est enrichie. La fraction stromale enrichie est digérée enzymatiquement et mécaniquement. Les tissus non digérés sont épuisés. Les cellules sont pelletées, lavées, comptées et placées pour culture en 2D. Pour la génération d’organoïdes, après une culture 2D toute la nuit, les cellules sont prélevées à l’aide de la trypsine et sont retraitées en granules, lavées et comptées. Les cellules sont ensemencées dans des micromoules d’agarose pour la culture organoïde. Les organoïdes peuvent être utilisés pour l’histologie, l’extraction d’ARN/protéines, l’analyse de milieux conditionnés, les traitements, le dépistage de drogues, ainsi que la co-culture. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.
1. Préparation des milieux pour l’isolement et la culture des cellules somatiques ovariennes
REMARQUE : La digestion du tissu ovarien et l’isolement et la culture ultérieurs des cellules somatiques primaires nécessitent quatre types de milieux : milieux de dissection (DM ; utilisés aux étapes 2.3–2.4 pour la dissection et la perforation des ovaires de souris), milieux enzymatiques (EM ; utilisés aux étapes 2.5–2.8 pour la digestion enzymatique des ovaires de souris enrichis en stroma), milieux de trempe (MQ ; utilisés à l’étape 2.9 pour ralentir la digestion enzymatique), et les milieux de plaquage (PM ; utilisés aux étapes 2.11–2.14 et 4.6 pour le lavage, le plaquage et la culture 2D des cellules somatiques ovariennes primaires, ainsi que pour l’inactivation de la trypsine lors de la récolte des cellules à partir de cultures 2D). Tous les milieux doivent être préparés dans une armoire de sécurité biologique stérilisée de classe II ou une hotte à flux laminaire. Les recettes de médias listées ci-dessous sont suffisantes pour traiter les ovaires de 5 à 6 souris, mais doivent être réduites à l’échelle selon les besoins. Tous les milieux peuvent être préparés jusqu’à une semaine à l’avance et stockés à 4 °C, mais les enzymes pour la EM doivent être ajoutées fraîches le jour de l’isolement cellulaire.
2. Digestion des tissus ovariens et isolement des cellules somatiques primaires
REMARQUE : Les ovaires de souris sont isolés et digérés à la fois enzymatiquement et mécaniquement afin d’isoler les cellules somatiques primaires. Les ovaires de 5 à 6 souris peuvent être traités ensemble dans le même plat. Les étapes suivantes doivent être réalisées selon une technique aseptique, de préférence à l’aide d’un microscope disséquant dans une hotte à écoulement laminaire.

Figure 2 : Schéma de l’isolation des cellules somatiques ovariennes de souris. (A) Images représentatives de (i,ii) dissection des ovaires de souris et (iii,iv) enrichissement stromatique. L’ovaire de la souris est délimité par une ligne pointillée dans Ai. (B) Images représentatives de fragments de tissu ovarien tout au long de la digestion mécanique et enzymatique. Ovaires enrichis en stroma (i) avant et (ii) après la déchirure, (iii) morceaux de tissu ovarien pendant la pipetation, et (iv) morceaux de tissu ovarien après la digestion. (C) Images représentatives de (i) la trempe de la digestion, (ii) le filtrage de la suspension cellulaire, et (iii,iv) la pelletation des cellules somatiques ovariennes primaires de la souris. Les insertions dans Cii et Ciii montrent des fragments de tissu non digérés capturés respectivement par le filtre cellulaire et la pellete cellulaire après centrifugation. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 3 : Les cellules somatiques ovariennes primaires peuvent être cultivées en 2D. (A) Images représentatives de lumière transmise des cellules somatiques ovariennes primaires placées dans un plat de 60 mm 16 h après le plaquetage, avant et après le lavage avec PBS. (B) Images représentatives de lumière transmise des cellules somatiques ovariennes primaires placées dans une plaque à 24 puits sur 3 jours en culture. Barres d’échelle = 400 μm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
3. Préparation de micromoules et de milieux d’agarose pour la génération et la culture d’organoïdes
REMARQUE : Les organoïdes somatiques ovariens sont générés et cultivés dans des micromoules d’agarose sans échafaudage avec des milieux organoïdes ovariens. Les micromoules d’agarose et les milieux organoïdes ovariens doivent être préparés selon une technique aseptique dans un cabinet de sécurité biologique stérilisé de classe II ou une hotte à écoulement laminaire.

Figure 4 : Préparation schématique des micromoules d’agarose. (A) Images représentatives de (i) préparation à 1,5 % d’agarose, (ii) pipettage dans des moulages en silicone, (iii) correctement remplis, et (iv) moulages en silicone surchargés. Les lignes pointillées dans Aiii et Aiv montrent respectivement des fonds plats et convexes des micromoules d’agarose. (B) Images représentatives de (i,ii) des moulages en silicone remplis de bulles dans l’agarose, (iii) des bulles éclatées avec une pointe de pipette avant la solidification de l’agarose, et (iv) un micromoule d’agarose solidifié à l’intérieur du moulage en silicone. (C) Images représentatives de (i) retrait de micromoules d’agarose solidifiés des moulages en silicone, (ii) stockage des micromoules d’agarose dans une plaque à 24 puits contenant PBS + 1 % de PS, (iii) des bulles présentes dans les micropuits immédiatement après la coulée, et (iv) un micromoule d’agarose sans bulles, correctement coulé, après 16 h de stockage. (D) Images représentatives de micromoules avec (i,ii) puits combinés, (iii) puits perturbés, ou (iv) dommages. Abréviations : PBS = solution physiologique tamponnée au phosphate ; PS = pénicilline-streptomycine. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.
4. Génération et culture des organoïdes
REMARQUE : Après culture 2D pendant la nuit, les cellules somatiques ovariennes primaires sont prélevées à partir de la culture 2D et ensemencées dans des micromoules d’agarose pour générer des organoïdes. Les étapes suivantes doivent être réalisées à l’aide d’une technique aseptique dans une armoire de sécurité biologique stérilisée de classe II.

Figure 5 : Schéma de la génération des organoïdes somatiques ovariens. (A) Images représentatives de (i) transfert de micromoules d’agarose vers la plaque de culture avec des pinces de Graefe, (ii) l’équilibrage de micromoules d’agarose dans des milieux organoïdes ovariens, et (iii) le retrait de milieux de semis cellulaires. La flèche dans Aiii indique la chambre de sème des cellules vide. (B) Images représentatives de (i,ii) l’ensemencement de cellules dans des micromoules d’agarose et (iii) un balayage à lumière transmise d’un micromoule d’agarose contenant des cellules somatiques ovariennes agrégées. Barre d’échelle (Biii) : 2500 μm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
5. Utilisation des organoïdes pour des applications en aval
REMARQUE : Les organoïdes peuvent être utilisés pour diverses applications en aval, notamment l’histologie, les applications en biologie moléculaire (par exemple, analyses ARN/protéines), l’analyse de milieux conditionnés et la coculture.

Figure 6 : Les principaux types cellulaires ovariens sont préservés dans les organoïdes somatiques ovariens. (A) Images représentatives de (i) scellement d’un micromoule avec de l’agarose à la fin de la culture, (ii) un micromoule non coupé, et (iii) un micromoule sectionné intégré dans un bloc de paraffine. Les micropuits peuvent être visualisés en sections montées (iv), et la présence d’organoïdes dans des micromoules sectionnés peut (v) être confirmée au microscope avant (vi) la coloration histologique. (B) Images représentatives de sections de tissu ovarien de souris et de sections organoïdes somatiques ovariennes après coloration immunohistochimique utilisant des anticorps contre Vimentin, F4/80, Foxl2 et 3β-HSD. Barres d’écaille = 20 μm. Abréviations : H&E = hématoxyline et éosine. Cette figure a été adaptée avec la permission de Dipali et al.19. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 7 : Co-culture d’organoïdes somatiques ovariens avec follicules et cellules cancéreuses de l’ovaire. (A) La sécrétion de cytokines organoïdes a été mesurée par micromoulure d’agarose au jour 5 de culture et a été normalisée en milieux conditionnés à partir de micromoules à agarose sans organoïdes. N = 4 micromoules d’agarose. (B) Images lumineuses représentatives transmises des follicules ovariens aux jours 0, 4 et 8 de culture avec ou sans organoïdes (témoins) et (i) un schéma du paradigme de co-culture. Barres d’échelle = 400 μm. Quantification de (ii) la survie folliculaire et (iii) la croissance sur 8 jours de culture avec ou sans organoïdes (témoins). Les données sont indiquées en moyenne ± SD. Certaines barres d’erreur sont trop petites pour être visualisées. N = 56 follicules par groupe. **P < 0,01. (C) Images représentatives de lumière transmise (en haut) et fluorescentes (en bas) des cellules somatiques ovariennes primaires cultivées dans un ratio 10:1 avec des cellules cancéreuses de l’ovaire marquées par une protéine fluorescente rouge (OVCAR8-RFP) dans des organoïdes aux jours 1, 3 et 5 de culture. Barres d’échelle = 400 μm. Abréviation : RFP = protéine fluorescente rouge. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.
6. Conseils de dépannage
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Pour déterminer la composition cellulaire des organoïdes somatiques ovariens, nous avons réalisé une immunohistochimie des sections de tissu organoïde après 6 jours de culture en utilisant des anticorps contre les principaux types de cellules ovariennes. Les organoïdes contenaient des fibroblastes vimentin-positifs, des macrophages F4/80-positifs, ainsi que des populations cellulaires stéroïdogènes (Figure 6B)19. Nous avons utilisé un...
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Cet article décrit des méthodes pour isoler les cellules somatiques ovariennes primaires de la souris à partir d’une fraction enrichie en stroma de l’ovaire, de manière à maintenir l’hétérogénéité du compartiment somatique ovarien. Les cellules somatiques ovariennes primaires de souris peuvent être cultivées en monocouche 2D ou utilisées pour générer des organoïdes somatiques ovariens à l’aide de micromoules d’agarose sans échafaudage. Les micromoules d’agarose contiennent 96 micropuits ...
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Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Ce travail a été financé par le National Institute of Child Health and Human Development (R01HD093726 au F.E.D. et T32HD094699 au S.S.D. et E.J.Z.), le National Cancer Institute (F31CA257300 au S.S.D.), ainsi que par des fonds de démarrage du Département d’obstétrique et gynécologie (au F.E.D.). Nous souhaitons reconnaître le Dr Candace Tingen et le laboratoire du Dr Teresa Woodruff, ainsi que le Dr Jennifer Rowley, pour leurs études fondamentales et l’optimisation des méthodes d’isolement des cellules somatiques ovariennes primaires de souris et leur caractérisation.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 0.2 μm, Polyethersulfone syringe filter | Corning | 431229 | |
| 1.5 mL microcentrifuge tubes | MIDSCI | PR-MCT15 | |
| 100 mL glass beaker | Fisherbrand | FB100100 | |
| 100 mm Petri dishes | Corning | 351029 | |
| 15 mL conical tubes | ThermoFisher Scientific | 339651 | |
| 24-well plates (TC-treated) | Corning | 353047 | |
| 28-gauge insulin needles | Exel International | 26027 | |
| 35 mm Petri dishes | Corning | 351008 | |
| 3β-HSD antibody | Cosmo Bio | K0607 | 1:1000 |
| 4% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 1574100 | |
| 40 µm cell strainer | Corning | 431750 | |
| 45 mm watch glass | Electron Microscopy Sciences | 7054345 | |
| 50 mL concial tubes | ThermoFisher Scientific | 339652 | |
| 60 mL sterile syringe | Air-Tite | ML60 | |
| 60 mm TC-treated plates | Corning | 353037 | |
| 6-well plates (TC-treated) | Corning | 353046 | |
| Agarose | Hoefer | GR140-500 | Gel strength >1200 g/cm2; Gel Temperature 36 °C |
| Autoclave sterilization pouch | Fisherbrand | 01-812-55 | |
| Biotinylated Goat Anti-Mouse IgG | Vector Laboratories | BA-9200-1.5 | 1:200 |
| Biotinylated Goat Anti-Rabbit IgG | Vector Laboratories | PK-6101 | 1:200 |
| Biotinylated Goat Anti-Rat IgG | Vector Laboratories | BA-9400-1.5 | 1:100 |
| Bluing reagent | Fisherbrand | 23-245681 | |
| Centrifuge with swing bucket rotor for 50 mL conical tubes | ThermoFisher Scientific | Sorvall X1R Pro-MD | |
| Class II biosafety cabinet | The Baker Company | SG403A | |
| Cleaved Caspase-3 (CC3) antibody | Cell Signaling Technology | 9579T | 1:250 |
| CO2 incubator | ThermoFisher Scientific | Heracell VIOS 160i CO2 Incubator | |
| Collagenase, Type IV, powder | Gibco, Fisher Scientific | 17-104-019 | |
| C-Series Mouse Cytokine Antibody Array 3 Kit | RayBiotech | AAM-CYT-3-8 | |
| Cytoseal XYL | Epredia | 83124 | |
| Deoxyribonuclease I from bovine pancreas | Millipore Sigma | DN25-100MG | Dnase I |
| Dissecting microscissors | World Precision Instruments | WPI-14003 | |
| Dissecting scissors | World Precision Instruments | WPI-15922 | |
| Dissection microscope | Leica | MZ9.5, S9 series | |
| DPBS, no calcium, no magnesium | Gibco, Fisher Scientific | 14-190-250 | pH 7.0–7.3 |
| Eosin | Fisherbrand | 23-314631 | |
| F4/80 antibody | Bio-Rad | MCA497G | 1:50 |
| Fetal Bovine Serum, certified, heat inactivated, United States | Gibco, ThermoFisher Scientific | 10082147 | |
| Fine-tipped dissecting forceps | World Precision Instruments | WPI-14098 | |
| FOXL2 antibody | Abcam | ab246511 | 1:200 |
| Graefe Forceps | Fine Science Tools | 1105010 | |
| Hematoxylin | EK Industries | EKI 47971GL | |
| Hemocytometer | MedOne | DHCN015 | |
| Imaging System | ThermoFisher Scientific | EVOS FL Auto | |
| IntestiCult Organoid Growth Medium (Mouse) | STEMCELL Technologies | 06005 | Basal medium, Supplements 1 and 2 |
| Laminar flow hood | IVFtech | IVFtech sterile workstation | |
| Leibovitz's L-15 Medium | Gibco, Fisher Scientific | 11415114 | |
| Microscope slides | Mercedes Scientific | MER 7255/90/WH/CC | |
| MicroTissues 3D Petri Dish micro-mold spheroids | Millipore Sigma | Z764043-6EA | Silicone casts for agarose micromolds |
| Modified Davidson's Fixative | Electron Microscopy Sciences | 6413350 | |
| OVCAR8-RFP cells | Gift from Joanna Burdette PhD, University of Illinois Chicago | ||
| Penicillin-Streptomycin | Millipore Sigma | P4333-100ML | |
| Picrosirius Red staining solution | StatLab | STPSRPT | |
| RPMI 1640 Medium (ATCC modification) | Gibco, Fisher Scientific | A1049101 | |
| Tabletop centrifuge | Eppendorf | Centrifuge 5430 R | |
| Trypan blue | ThermoFisher Scientific | T10282 | |
| Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red | Gibco, ThermoFisher Scientific | 25300054 | |
| Vimentin antibody | Cell Signaling Technology | 5741S | 1:100 |
| αMEM, GlutaMAX Supplement, no nucleosides | Gibco, Fisher Scientific | 32561102 |
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