Sur la base de travaux antérieurs de nos et d’autres, nous avons émis l’hypothèse qu’augmenter la quantité de fer extracellulaire générerait une surcharge de fer intracellulaire dans les cellules musculaires murines et nous permettrait de surveiller les réponses associées à la ferroptose en aval. Nous avons donc développé le flux de travail C2C12 décrit à la Figure 1, dans lequel les cellules étaient exposées à des concentrations définies de citrate d’ammonium ferrique pendant 2 à 24 heures, selon le test en aval.
La première étape pour valider notre modèle a été de confirmer que le FAC pouvait pénétrer dans les cellules. En utilisant les amorces validées décrites dans le tableau 3, nous avons réalisé la qPCR pour les chaînes lourdes et légères de la ferritine et déterminé que l’augmentation de l’apport de fer était corrélée à des niveaux élevés d’ARNm de ferritine (Figure 2A,B). Au niveau des protéines, une augmentation similaire des niveaux de ferritine était visible avec une augmentation de la concentration de FAC, bien que cela ne semblait pas dépendant de la dose (Figure 2C). De même, la coloration des cellules C2C12 vivantes traitées par FAC a montré que celles traitées avec une dose cytotoxique de fer — ainsi que celles traitées simultanément par la dose sévère et la coloration labile au fer en tant que contrôle positif — présentent visuellement et quantitativement un stockage de fer accru par rapport aux cellules non traitées et à celles exposées uniquement au chélateur de fer déferoxamine (DFO ; Figure 2D). Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que le fer introduit via le FAC dans le milieu cellulaire pénètre effectivement dans les cellules.
Une fois établi que la FAC augmentait la charge intracellulaire en fer, nous avons ensuite cherché à déterminer si la surcharge de fer s’accompagnait de changements moléculaires et fonctionnels associés à la ferroptose. Le FAC a augmenté l’expression de Slc40a1 (ferroportine) (Figure 3A) et Hmox1 élevé (Figure 3B). La FAC a également diminué la protéine GPX4, et cette réduction a été partiellement inversée par la déferoxamine (Figure 3C). Le traitement avec RSL3 a produit une réduction similaire de GPX4, situant la réponse FAC dans un contexte moléculaire plus large associé à la ferroptose. Sur le plan fonctionnel, une dose cytotoxique de FAC a réduit la viabilité basée sur la luminescence à 12 heures, et cette perte précoce de viabilité a été sauvée par la ferrostatine-1 (Figure 3D). En revanche, à 24 heures, la séparation entre les conditions devient moins marquée et plus variable (Figure 3E). Bien que les échantillons traités à la ferrostatine-1 restent élevés par rapport au FAC cytotoxique seul, la plage dynamique globale du test est réduite à ce stade ultérieur. Ensemble, ces données montrent que le traitement par FAC provoque une surcharge de fer, des modifications moléculaires associées à la ferroptose, et une réduction de la viabilité sensible à la ferrostatine dépendante du temps dans les cellules C2C12.

Figure 1 : Résumé graphique du modèle de surcharge de fer. Dans ce modèle, les cellules C2C12 sont ensemencées et laissées incuber toute la nuit avant le traitement avec diverses doses physiologiquement significatives de milieu de culture infusé au fer et une analyse moléculaire directe. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 2 : Stockage accru de fer labile et synthèse de ferritine après l’ajout de citrate d’ammonium ferrique. Les niveaux d’ARNm de (A) chaîne lourde de ferritine et (B) chaîne légère de ferritine augmentent avec l’ajout de citrate d’ammonium ferrique dans le système. (C) Les niveaux de protéines FTH1 augmentent avec l’ajout de fer ferrique dans le système. (D) Les niveaux de fer labile augmentent dans les cellules C2C12 traitées avec du fer ferrique avant et en même temps qu’une coloration avec un colorant labile de fer rouge profond, par rapport au contrôle véhicule + déferoxamine. La condition de cotraitement indique un traitement simultané avec un milieu de culture + 180 μM de FAC + colorant de fer labile. Les barres d’erreur sont +/- SD. Abréviations : FTH1 = chaîne lourde de ferritine ; FTL1 = chaîne légère de ferritine ; DFO = déferoxamine. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 3 : Modifications moléculaires associées à la ferroptose et réduction dépendante du temps de la viabilité cellulaire après l’ajout de FAC. Les niveaux d’ARNm (A) ferroportine (Slc40a1) et (B) Hmox1 augmentent après un traitement FAC. (C) La protéine GPX4 diminue après le traitement FAC et en présence du témoin positif RSL3 ; la déferoxamine inverse partiellement la diminution associée au FAC de GPX4. (D) Luminescence des cellules C2C12 après un traitement de 12 heures avec FAC, RSL3 et/ou ferrostatine-1, normalisée vers des puits sans cellules (uniquement en milieu). (E) Luminescence normalisée des cellules C2C12 traitées après un traitement de 24 heures avec FAC, RSL3 et/ou ferrostatine-1. Les barres d’erreur sont +/- SD. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.
| Attendez la scène |
| 1 | Augmentez à 50 °C à 1,6 °C/s, maintenez pendant 2 minutes |
| 2 | Augmentez à 95 °C à 1,6 °C/s, maintenez pendant 10 minutes |
| Étape PCR (Run x 40) |
| 1 | Maintenez à 95 °C pendant 15 s |
| 2 | Baissez à 60 °C à 1,6 °C/s, maintenez pendant 1 minute |
| Étape de courbe de fusion |
| 1 | Augmentez à 95 °C à 1,6 °C/s, maintenez pendant 15 s |
| 2 | Baissez à 60 °C à 1,6 °C/s, maintenez pendant 1 minute |
| 3 | Augmentez à 95 °C à 0,15 °C/s, maintenez pendant 1 s |
Tableau 1 : programme qPCR (durée : ~1:36 h) dans la section 2 du protocole.
| Gel de résolution | Gel d’empilement |
| Composant | 10% | 12.50% | 15% | |
| Acrylamide (mL) | 5.6 | 6.9 | 8.3 | 0.65 |
| Eau stérile (mL) | 6.9 | 5.3 | 3.9 | 3.05 |
| Tris/HCl, 1,5 M pH 8,8 (mL) | 4.2 | - |
| Tris/HCl, 0,5 M pH 6,8 (mL) | - | 1.25 |
| 10 % de dodécyle sulfate de sodium (μL) | 166 | 50 |
| 0,1 g/mL de persulfate d’ammonium (μL) | 80 | 25 |
| TEMED | 8.3 | 5 |
Tableau 2 : Résumé des composants et volumes nécessaires pour une installation réussie des gels de résolution et d’empilement pour western blot. Les volumes fournis suffisent pour deux gels et peuvent être ajustés en conséquence. Les pourcentages indiquent la quantité d’acrylamide dans le mélange. REMARQUE : APS et TEMED doivent être ajoutés en dernier et seulement lorsqu’ils sont prêts à être coulés, car ils déclencheront le processus de polymérisation en gel.
| Gene Target | Symbole génétique | Fonction | Espèces | Séquence avant | Séquence inverse |
| Bêta-2-microglobuline | B2m | Gène de la maison | Mouse | TCACACTGAA TTCACCCCCA | TCACATGTCT CGATCCCAGT |
| Protéine de liaison boîte TATA | À suivre | Gène de la maison | Mouse | CAGATGTGC GTCAGGCGTT | CCATGAAATAGT GATGCTGGGCAC |
| Chaîne lourde de ferritine | FTH1 | Sous-unité de la protéine de stockage du fer, ferritine | Mouse | TGGCTCTGAA GAACTTTGCCA | TCATCACGGTC TGGTTTCTTTA |
| Chaîne légère de ferritine | Ftl1 | Sous-unité de la protéine de stockage du fer, ferritine | Mouse | AATGGGGTAAA ACCCAGGAGG | AGGAAGTCACA GAGATGAGGGT |
| Héme oxygénase 1 | Hmox1 | Convertit la biliverdine en bilirubine en présence d’hémi, de CO2 et de fer ; Des niveaux élevés sont présents dans la ferroptose | Mouse | CTAGCCTGGT GCAAGATACTG | TGTCTGGGAT GAGCTAGTGC |
| Ferroportine 1 | SLC40a1 | Transporte l’excès de fer hors des cellules | Mouse | GCTGCTAGAA TCGGTCTTTGG | TGGAGTTCTG CACACCATTGA |
Tableau 3 : Liste des amorces qPCR validées pour le transport du fer et les gènes de ferroptose d’intérêt. Les amorces sont spécifiques à la souris en raison de leur utilisation dans l’ARNm provenant des cellules C2C12.