Cet article décrit l'optimisation technique et la standardisation d'un protocole classique d'immunotransfert de LC3 dans des cellules de cancer du pancréas dérivées de KPC. Compte tenu du rôle de plus en plus reconnu de l'autophagie et des protéines liées à l'autophagie dans le développement et la progression du cancer du pancréas23, ce protocole standardisé offre une méthode fiable pour surveiller la dynamique de LC3. Le protocole peut être appliqué pour évaluer le pool d'autophagosomes dans diverses conditions expérimentales, notamment la chimiothérapie, le stress oxydatif, l'hypoxie, le stress du réticulum endoplasmique, ainsi que des manipulations génétiques telles que la surexpression, l'extinction, la suppression ou la mutation de gènes. En plus de l'évaluation de la dynamique de LC3, le protocole peut être adapté pour étudier les interactions directes ou indirectes entre LC3 et des protéines d'intérêt. Par exemple, une immunoprécipitation d'une protéine cible suivie de la détection de LC3 dans l'éluat peut être réalisée à l'aide de ce protocole. De plus, l'immunotransfert de LC3 peut être utilisé pour analyser les vésicules extracellulaires dans le contexte de l'autophagie sécrétoire, un domaine émergent dont l'importance croissante est mise en évidence dans le carcinome adénoïde ductal du pancréas24,25.
Comme illustré dans la Figure 2G–H, plusieurs étapes critiques doivent être soigneusement contrôlées, car de légères variations peuvent entraîner des résultats sous-optimaux. L'un des paramètres les plus importants est la composition du tampon de lyse. Une extraction efficace de la LC3-II nécessite un tampon présentant une concentration relativement élevée en détergent, comme le tampon RIPA ou une formulation similaire. Les tampons contenant moins de détergent, couramment utilisés dans les protocoles d'immunoprécipitation afin de préserver les interactions protéine-protéine, peuvent ne pas solubiliser adéquatement la LC3-II. Dans ces conditions, la LC3-I peut rester détectable, tandis que la LC3-II devient difficile, voire impossible, à détecter, compromettant ainsi l'interprétation des données.
Un autre facteur critique est le choix d'un anticorps primaire validé pour le système expérimental étudié. L'évaluation technique présentée ici s'est limitée à la comparaison de deux anticorps provenant du même fabricant et ne constitue pas une validation exhaustive entre plusieurs clones ou fournisseurs. Néanmoins, les résultats illustrent à quel point la performance des anticorps peut varier considérablement selon les systèmes expérimentaux. Bien qu'aucune conclusion définitive concernant la spécificité d'espèce ne puisse être tirée de cette comparaison restreinte, la performance sous-optimale de l'anticorps alternatif évalué dans ce modèle souligne l'importance d'une validation empirique plutôt que de s'appuyer sur une réactivité croisée prédite. Selon la fiche technique du fabricant, cet anticorps est validé pour des échantillons humains, tandis que la réactivité chez la souris est prédite en fonction de l'homologie de séquence. Bien qu'une détection faible de LC3 ait été observée dans des cellules murines (Figure 2H), le même anticorps avait précédemment échoué à produire des signaux détectables dans du tissu pancréatique de rat et dans des cellules AR42J dérivées de rat (données non montrées). Ces observations soulignent l'importance de valider la performance de l'anticorps dans le modèle biologique spécifique étudié.
Les paramètres supplémentaires nécessitant une optimisation incluent la composition du gel et les conditions d'électrophorèse. Un gel de séparation à 15 % permet une séparation adéquate des formes LC3-I et LC3-II lorsque l'électrophorèse est arrêtée entre le moment où le front de colorant atteint le bas du gel et avant que le marqueur de poids moléculaire de 10 kDa ne sorte du gel. En revanche, des gels à pourcentage plus faible, comme les gels à 7 %, ne fournissent pas une résolution suffisante. Les conditions de transfert sont tout aussi importantes, car la LC3 est une protéine de faible poids moléculaire. Un temps ou un courant de transfert insuffisant peut réduire l'efficacité du transfert, tandis qu'un temps ou un courant excessif peut entraîner une perte de protéine à travers la membrane. L'utilisation de membranes ayant des pores plus larges peut augmenter davantage ce risque.
Plusieurs modifications du protocole peuvent être acceptables. Des racloirs à cellules commerciaux peuvent être utilisés à la place des embouts de pipette P200 lors de la collecte des cellules. Les échantillons peuvent être traités immédiatement après la lyse plutôt que d'être congelés, à condition qu'ils soient maintenus sur glace. Des gels de polyacrylamide disponibles dans le commerce, y compris des gels gradients de 4–20 %, peuvent également être utilisés. Des réactifs de blocage alternatifs, tels que du lait de qualité laboratoire ou de l'albumine sérique de bœuf (BSA) à 1 % dans du TBS-T, peuvent remplacer la solution de blocage décrite ici. De même, des tampons d'incubation d'anticorps alternatifs peuvent être utilisés, à condition que l'azoture de sodium soit exclu des solutions contenant des anticorps secondaires conjugués à la peroxydase de raifort, car il inhibe l'activité peroxydasique.
Le protocole peut également être adapté à d'autres systèmes expérimentaux, notamment des lignées cellulaires provenant de tissus différents et des lysats tissulaires. Toutefois, comme le protocole a été principalement optimisé dans des cellules cancéreuses pancréatiques dérivées de KPC, son applicabilité plus large doit être soigneusement évaluée. Les différences de type cellulaire, de niveaux basaux d'autophagie, de profils d'expression protéique et de composition des échantillons peuvent affecter de manière significative la détection de LC3. Par conséquent, l'adaptation à d'autres systèmes nécessitera probablement une optimisation supplémentaire, et la compatibilité des anticorps avec l'espèce étudiée devra toujours être vérifiée.
Une limitation fondamentale du immunoblotting de LC3 doit également être soulignée. L'accumulation de LC3-II seule est insuffisante pour déterminer de manière définitive l'état de l'autophagie ou pour distinguer une induction accrue de l'autophagie d'une clairance altérée des autophagosomes. Bien que LC3-II soit générée lors de l'induction de l'autophagie, elle est également dégradée dans les lysosomes dans le cadre du processus autophagique. Par conséquent, à la fois une autophagie renforcée et un flux autophagique altéré en aval de la conjugaison de LC3 peuvent entraîner une accumulation de LC3-II26.
Cette limitation est illustrée par les expériences présentées dans la Figure 2A, B et la Figure 2E, F, où des niveaux élevés de LC3-II ont été observés dans des conditions biologiquement distinctes. Dans les cellules traitées par la gemcitabine, l'accumulation de LC3-II reflète une induction active de l'autophagie associée à une augmentation de l'expression de VMP1 et une conversion renforcée de LC3-I en LC3-II11,19. En revanche, l'extinction de VMP1 perturbe la maturation et l'élimination des autophagosomes. Dans ces conditions, la lipidation de LC3 reste intacte, mais la dégradation de LC3-II est compromise en raison d'un flux autophagique altéré, entraînant une accumulation de LC3-II malgré une progression autophagique déficiente22. Étant donné que ces états biologiques distincts ne peuvent pas être différenciés uniquement par immunoblotting de LC3, des approches complémentaires telles que l'analyse de SQSTM1/p62 et les tests d'inhibition lysosomale sont nécessaires pour une évaluation rigoureuse du flux autophagique26.
Lorsqu'elle est combinée à ces approches complémentaires, l'immunoblotting de LC3 reste l'une des méthodes les plus accessibles et les plus informatives pour surveiller l'autophagie. Les techniques alternatives présentent également des limites. La quantification des points de LC3 par immunofluorescence27 ne permet pas de distinguer de façon fiable une augmentation de l'autophagie d'un flux altéré et peut s'avérer difficile à standardiser et à automatiser. Toutefois, l'immunofluorescence nécessite moins de matériel biologique et peut donc être avantageuse pour des échantillons cliniques limités, tels que des biopsies humaines. De plus, l'immunoblotting de LC3 ne nécessite pas de systèmes rapporteurs basés sur la transfection, évitant ainsi les artéfacts liés à la surexpression des protéines. Enfin, la cytométrie en flux classique ne dispose pas d'une résolution suffisante pour distinguer LC3-I de LC3-II, ce qui limite son utilité pour évaluer l'activité autophagique.