Plusieurs étapes sont essentielles pour assurer une performance reproductible de ce protocole d'immunofluorescence basé sur des lamelles. Toutes les manipulations sont effectuées à l'intérieur d'un puits de culture de 24 puits, ce qui simplifie la manipulation, limite les interventions sur l'échantillon et permet une couverture complète de la lamelle en utilisant de faibles volumes de réactifs, réduisant ainsi la consommation d'anticorps par expérience. Étant donné que ces solutions à faible volume sont sujettes à l'évaporation, les incubations doivent être réalisées de préférence dans une chambre humidifiée, et les échantillons ne doivent jamais sécher : une dessiccation même brève augmente la fluorescence de fond et dégrade la morphologie cellulaire. Lors de l'aspiration, un fin film de tampon est laissé sur la lamelle, et la solution suivante est ajoutée immédiatement.
Une densité adéquate de semis cellulaire et un taux de confluence contrôlé au moment de la fixation sont essentiels pour limiter le bruit de fond et préserver la morphologie, car une surcroissance augmente le bruit de fond et compromet l'architecture cellulaire. Un contrôle précis de la durée et de la température d'incubation est également nécessaire tout au long du protocole, car ces deux paramètres influencent l'efficacité de la fixation, la liaison des anticorps et le signal de fond5,13. Lorsque les conditions ambiantes varient, l'utilisation d'un incubateur ou d'un four sec thermostaté à 25 °C, combinée à des temps d'incubation constants entre les réplicats, améliore la reproductibilité.
La fixation est la première étape décisive, car elle détermine la préservation des antigènes et l'architecture cellulaire5, et le fixateur est choisi en fonction de la localisation ciblée et de la sensibilité de l'épitope. Le PFA est recommandé pour la plupart des cibles associées à la membrane, cytoplasmiques, nucléaires et cytosquelettiques, car il préserve l'architecture, maintient la distribution des antigènes et est compatible avec la coloration de l'F-actine basée sur la phalloïdine. Le méthanol peut être préféré pour certains antigènes nucléaires mal détectés après une fixation par réticulation, en particulier les épitopes phospho ou sensibles aux aldéhydes, mais il perturbe l'intégrité membranaire, extrait les protéines solubles et altère la coloration phalloïdine/F-actine ; la compatibilité doit être validée pour chaque cible 13,14,15,16. Pour les cytokines solubles et d'autres protéines rapidement sécrétées, la fixation par PFA combinée à un prétraitement par la BFA permet de conserver le signal intracellulaire avant la fixation : la BFA bloque le transport des protéines du réticulum endoplasmique vers l'appareil de Golgi, favorisant l'accumulation intracellulaire des protéines sécrétées et permettant leur détection par immunofluorescence. Lorsque des cibles ayant des exigences de fixation contradictoires doivent être détectées simultanément, une optimisation empirique est nécessaire. Le glyoxal, un petit dialdéhyde, a été décrit comme une alternative au PFA, offrant une réticulation plus rapide, une meilleure préservation des antigènes et une compatibilité avec l'immunofluorescence et la microscopie de super-résolution ; nous n'avons aucune expérience directe avec la fixation au glyoxal et la présentons comme une option soutenue par la littérature17,18.
Après la fixation, une perméabilisation appropriée permet l'accès des anticorps aux épitopes intracellulaires et nucléaires tout en préservant l'intégrité structurelle5. Une perméabilisation insuffisante donne généralement un signal faible ou absent malgré une morphologie intacte, indiquant un accès restreint des anticorps, tandis qu'une perméabilisation excessive extrait les protéines solubles, perturbe les membranes, entraîne une perte de coloration du cytosquelette et augmente le fond. Le type de détergent, sa concentration et le temps d'incubation doivent donc être optimisés en fonction de la cible. Une perméabilisation adéquate peut être évaluée selon quatre critères : (i) un signal spécifique dans le compartiment sous-cellulaire attendu ; (ii) une morphologie préservée, avec des limites nucléaires et cytoplasmiques bien définies, mises en évidence respectivement par l'Hoechst 33342 et la phalloïdine ; (iii) une coloration bien définie de l'actine F, car un signal cytosquelettique diffus ou perdu indique une sur-perméabilisation ; et (iv) un fond faible dans les contrôles négatifs. Si ces critères ne sont pas satisfaits, la concentration de détergent non ionique éthoxylé de l'octylphénol et/ou le temps d'incubation sont ajustés empiriquement. Lorsque des antigènes associés à la membrane et des antigènes intracellulaires sont combinés dans un même panel, des conditions plus douces (concentration plus faible en détergent, temps d'incubation plus court) permettent de préserver les épitopes membranaires tout en assurant l'accès intracellulaire, et un cours temporel commençant à 5 min et augmentant progressivement s'avère utile. Si la saponine est utilisée à la place, elle doit être maintenue dans tous les tampons d'anticorps et de lavage ultérieurs, car son effet perméabilisant est réversible.
Les concentrations en anticorps sont déterminées empiriquement par titrage, plutôt que d'être adoptées à partir de recommandations génériques. Une approche pratique consiste à réaliser une série de dilutions en série couvrant au moins 3 à 4 concentrations au-dessus et en dessous de la dilution suggérée par le fabricant (par exemple, 1:50, 1:100, 1:200 et 1:400 pour une dilution recommandée de 1:200), appliquée à des lamelles en réplication dans des conditions identiques. Chaque dilution est évaluée en fonction de l'intensité du signal spécifique dans le compartiment attendu ; du rapport signal sur bruit, en comparant les échantillons marqués avec le contrôle sans anticorps primaire et le bruit de fond du secondaire avec le contrôle sans anticorps ; ainsi que de la préservation de la morphologie. La concentration la plus faible produisant un signal intense et spécifique avec un fond minimal est retenue. Un bruit de fond élevé persistant est généralement atténué par un titrage supplémentaire, un blocage prolongé ou une augmentation de la sévérité des lavages, tandis qu'un signal faible peut résulter d'une fixation excessive, d'une concentration d'anticorps sous-optimale, de l'incapacité de l'anticorps primaire à reconnaître son épitope cible, d'une incompatibilité entre l'anticorps secondaire et l'espèce hôte de l'anticorps primaire (par exemple, un secondaire anti-lapin utilisé avec un primaire d'origine murine), ou d'une perte du signal fluorophore due à la dégradation de l'anticorps secondaire causée par la date de péremption ou un stockage inadéquat, en particulier une exposition répétée à la lumière. En cas d'absence de signal à toutes les dilutions, il peut être utile d'allonger l'incubation primaire ou de la prolonger toute la nuit à 4 °C, de confirmer l'expression de l'antigène dans la lignée cellulaire, de vérifier la compatibilité de l'anticorps avec les conditions de fixation et de perméabilisation, de contrôler le lot, le stockage et la date de péremption des anticorps primaire et secondaire, de s'assurer que le microscope dispose des filtres d'excitation et d'émission appropriés pour le fluorophore, et, si le problème persiste, de tester un clone alternatif. Lors de la préparation des solutions de travail, le volume nécessaire du cocktail correspond au nombre de puits multiplié par 150 µL, auquel on ajoute environ 10 % en excès pour compenser les pertes lors du pipetage ; le volume de stock de chaque anticorps est égal à ce volume total divisé par son facteur de dilution (par exemple, 825 µL ÷ 200 = 4,13 µL pour une dilution 1:200), le reste étant complété avec du TBST–BSA à 1 %. Le même calcul s'applique au cocktail secondaire, en remplaçant par le facteur de dilution correspondant.
Les performances du multiplexage dépendent fondamentalement de la conception du panel de fluorochromes. Les fluorochromes attribués aux cibles principales, à la contre-coloration nucléaire et au marqueur du cytosquelette doivent être choisis de manière coordonnée afin d'éviter les chevauchements spectraux ou la duplication de signaux, et le système d'imagerie doit permettre l'excitation et la détection de chaque fluorochrome sélectionné9,10 ; les plages d'excitation et d'émission de chaque cube de filtres sont indiquées dans le Tableau supplémentaire 1, permettant une comparaison directe de la compatibilité spectrale entre les différents fluorochromes du panel. Les utilisateurs adaptant ce panel à d'autres fluorochromes sont invités à choisir des combinaisons présentant un chevauchement minimal entre canaux adjacents, dans la mesure du possible, et à vérifier l'absence de crosstalk dans des contrôles monocolorés avant de combiner les cibles, comme cela a été fait ici. Un signal résiduel attribuable à la présence concomitante de fluorochromes a été observé dans tous les canaux acquis du panel multiplexé (Figure supplémentaire 1), mais était absent dans les contrôles correspondants monocolorés et témoins sans anticorps primaire (Figure supplémentaire 2), indiquant un crosstalk spectral dû aux jeux de filtres à large bande utilisés en acquisition en champ large (éventuellement réductible grâce à une excitation laser en microscopie confocale). Étant donné la séparation spatiale entre la localisation nucléolaire de p14ARF et la distribution filamentaire/cytoplasmique de l'actine et de l'IFN-β, ce crosstalk ne compromet pas l'interprétation de la localisation de p14ARF dans le panel multiplexé. Ce protocole repose sur un multiplexage classique basé sur des fluorochromes, dans lequel le nombre de cibles résolvables simultanément est limité par le nombre d'espèces hôtes disponibles pour les anticorps et par le nombre de fluorochromes spectralement distincts. Un multiplexage d'ordre supérieur peut être réalisé par immunofluorescence cyclique ou imagerie spectrale, permettant respectivement des cycles répétés de coloration/décoloration ou le démixage linéaire de fluorochromes chevauchants, mais ces approches nécessitent un équipement et un logiciel spécialisés non abordés ici19,20.
Le milieu de montage influence à la fois la qualité de l'image et la durabilité du signal. Un milieu antifade auto-durcissant du commerce ou, en alternative maison, du glycérol à 80 % dans du PBS (sans antifade, sans durcissement automatique) peut être utilisé ; les montages maison à base de glycérol sont scellés avec du vernis à ongles incolore pour éviter le dessèchement et le déplacement du coverslip, et les milieux ne contenant pas de colorants nucléaires sont choisis une fois la contre-coloration nucléaire effectuée. Il est préférable d'acquérir les images rapidement après durcissement. Lorsqu'une acquisition immédiate n'est pas possible, les lames montées peuvent être conservées dans une boîte sombre à 4 °C pendant 2 à 4 semaines ou à −20 °C pendant jusqu'à 6 mois, en gardant à l'esprit que les fluorophores très photolabiles (par exemple, les fluorophores émettant dans le vert) perdent progressivement leur signal même dans des conditions de stockage optimales. Les milieux antifade commerciaux prolongent nettement la stabilité des fluorophores par rapport aux milieux maison à base de glycérol ; lorsqu'on utilise ces derniers, il est fortement recommandé d'effectuer l'acquisition dans les 24 à 48 heures. Le vernis à ongles incolore est compatible avec la plupart des fluorophores et n'affecte pas de manière significative la préservation du signal, à condition de laisser un temps de durcissement à l'obscurité d'au moins 30 minutes avant le stockage.
À partir de l'étape de fixation, la technique stérile n'est plus requise, et la coloration peut être effectuée sur le plan de travail, en réservant une hotte chimique certifiée pour tout réactif portant l'avertissement MISE EN GARDE. Les lignées cellulaires tumorales, comme D17 et autres, sont manipulées conformément aux directives institutionnelles de biosécurité applicables aux matériaux du groupe de risque 1 ou 2. Tous les matériaux ayant été en contact avec les cellules cultivées, les lamelles, les pointes, le milieu et les déchets liquides sont décontaminés avant élimination : les déchets liquides sont inactivés par de l'eau de Javel à une concentration finale de 10 % pendant au moins 30 min, et les déchets solides sont jetés dans des conteneurs appropriés pour déchets biologiques. Les déchets chimiques contenant du PFA, du méthanol ou du détergent non ionique éthoxylé d'octylphénol sont séparés et éliminés conformément aux réglementations institutionnelles de sécurité chimique.
Bien qu'il ait été conçu pour être largement utile, ce protocole doit être considéré comme adaptable selon la cible plutôt qu'une procédure rigide et universelle ; son application réussie dépend de la compréhension par l'expérimentateur de la localisation, de la solubilité, de l'accessibilité de l'épitope et de la sensibilité de chaque antigène à la fixation et à la perméabilisation. Deux limitations doivent être soulignées. Premièrement, l'évaluation de la coloration présentée ici est qualitative, fondée sur la comparaison avec des contrôles négatifs et la localisation subcellulaire attendue, plutôt que sur une quantification formelle du rapport signal sur fond ; par conséquent, la reproductibilité indiquée ici reflète une coloration qualitative reproductible sur plusieurs lamelles et conditions de contrôle, et non une performance validée quantitativement. Un guide de dépannage consolidé résumant les problèmes courants, leurs causes probables et les mesures correctives est fourni dans le Tableau supplémentaire 2. Les laboratoires nécessitant des résultats quantitatifs peuvent utiliser un logiciel d'analyse d'images open source pour mesurer l'intensité moyenne, soustraire le fond, effectuer une quantification basée sur une région d'intérêt (ROI) et tracer le profil d'intensité21. Deuxièmement, les données représentatives proviennent d'une seule lignée tumorale canine adhérente (D17), de sorte que l'application à d'autres types cellulaires, espèces ou combinaisons d'antigènes exigera une ré-optimisation spécifique à la cible des conditions de fixation, de perméabilisation et d'anticorps.
En résumé, ce protocole propose un flux de travail souple et économique pour l'immunofluorescence simple et multiplexe dans des cultures adhérentes en 2D, combinant une faible consommation de réactifs à des performances de marquage constantes sur des équipements de laboratoire standards, tout en permettant une adaptation ciblée et dépendante des antigènes.