Des embryons E8,5 ont été colorés par immunofluorescence selon ce protocole afin d'analyser le nombre de cellules de la crête neurale migratrices se trouvant en phase G2/M du cycle cellulaire. Les échantillons ont été colorés à l'aide d'anticorps ciblant la PHH3 pour visualiser la phase G2/M du cycle cellulaire et la SOX10 afin de visualiser les cellules de la crête neurale migratrices. Les embryons ont ensuite été colorés avec les anticorps secondaires appropriés. Les noyaux ont été colorés avec le DAPI. L'acquisition des images a été réalisée à l'aide d'un microscope confocal à disque rotatif Olympus SpinSR équipé d'un objectif 10x (NA = 0,4). Les images ont été capturées à l'aide d'une caméra Hamamatsu Orca Fusion BT et d'un disque rotatif à sténopé de 50 µm. Les images ont été prises en utilisant la fonction de mosaïquage et de fusion sous forme de piles Z, avec un espacement Z de 1,99 µm. La délaminage des cellules de la crête neurale et leur migration ultérieure par transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) nécessitent que les cellules de la crête neurale pré-migratrices se trouvent en phase S ou G2/M du cycle cellulaire20. Ici, nous pouvons visualiser les cellules en phase G2/M du cycle cellulaire, indiquées par la coloration PHH3 (en vert), au sein de la population de cellules de la crête neurale migratrices, marquées par la SOX10 (en magenta) (Figure 2A). Le nombre de cellules de la crête neurale migratrices en phase G2/M dans les embryons témoins et exposés au traitement peut être quantifié afin de déterminer si notre traitement affecte le nombre de cellules de la crête neurale migratrices en phase G2/M, et donc s'il pourrait également perturber le délaminage de la crête neurale par EMT. Certains embryons présentaient un sac vitellin résiduel attaché suite à la dissection (Figure 2A’, flèche rouge). Le sac vitellin résiduel est sensible à la coloration par les anticorps secondaires anti-souris, fréquemment utilisés dans cet échantillon, car l'anticorps anti-PHH3 a été produit chez la souris. Ainsi, tout le sac vitellin présente une forte fluorescence avec le fluorophore conjugué à l'anticorps anti-souris. Dans cet exemple extrême, la coloration non spécifique pourrait affecter la quantification de la PHH3, et par conséquent, cet échantillon doit être exclu de l'analyse. De plus, l'utilisation d'anticorps anti-souris laisse une « traînée » non spécifique adjacente au tube cardiaque chez les embryons E8,5 (Figure 2A’, flèche rouge). Cette région doit être prise en compte lors de la quantification du signal provenant d'un anticorps primaire produit chez la souris.
Des embryons E9,5 ont été colorés par immunofluorescence selon ce protocole afin d'examiner la structure des vaisseaux sanguins et la répartition des cellules progénitrices cardiaques. Les échantillons ont été marqués à l'aide d'anticorps ciblant ISLET1 (ISL1) pour visualiser le deuxième champ cardiaque, SOX10 pour visualiser les cellules de la crête neurale migratrices, ENDOMUCIN (EMCN) pour visualiser les cellules endothéliales veineuses et capillaires, ainsi que des anticorps secondaires appropriés. Les noyaux ont été colorés avec le DAPI. Un éclaircissement tissulaire a été réalisé pour améliorer la profondeur d'imagerie. Les échantillons ont été observés à l'aide d'un microscope à disque tournant Olympus SpinSR équipé d'un objectif 10x (NA = 0,4). À E9,5, on observe la migration des cellules de la crête neurale cardiaque, qui contribuent à la formation de l'arc aortique (SOX10, en jaune), ainsi que des cellules progénitrices du deuxième champ cardiaque (ISL1, en vert), qui forment des parties des oreillettes, du tronc artériel et du ventricule gauche21 (Figure 2B). La perturbation des cellules progénitrices cardiaques est un facteur clé dans le développement des cardiopathies congénitales22,23. Grâce à cette méthode, nous sommes en mesure de visualiser le schéma de distribution et le nombre des cellules progénitrices cardiaques. L'étape suivante consisterait à comparer la distribution des cellules progénitrices cardiaques entre les groupes témoins et les groupes traités afin de déterminer si notre intervention perturbe la migration ou entraîne la perte de types cellulaires essentiels.
Afin de déterminer la relation entre le stade des cellules de la crête neurale et la signalisation Wnt, des embryons de 8,5 jours ont été marqués par RNAscope selon ce protocole afin d'examiner les cellules de la crête neurale à différents stades de migration et de différenciation, ainsi qu'un marqueur de la signalisation Wnt. Des sondes indiquant la frontière de la plaque neurale, d'où émergent les cellules de la crête neurale (Msx1), les cellules de la crête neurale migratrices (Sox10) et la différenciation des cellules de la crête neurale (Dlx2) ont été utilisées et comparées à une sonde indiquant la signalisation Wnt (Sp5). Les fluorophores TSA-vivid 520, 570 et 650, ainsi que l'Opal 780, ont été utilisés pour visualiser les sondes. Les échantillons ont été observés au microscope Evident FV4000 muni d'un objectif 10x (NA=0,4), d'un diaphragme de 144 µm et d'une taille de pixel de 621 nm. Les images ont été acquises à l'aide de la fonction de mosaïquage et de recollage en piles Z, avec un espacement Z de 4,32 µm. La frontière de la plaque neurale (Msx1, vert) et les cellules de la crête neurale migratrices (Sox10, magenta) occupent des régions distinctes dans la tête, avec un certain recouvrement lorsque les cellules commencent à migrer à partir du tube neural (Figure 3A). Certaines régions des cellules de la crête neurale migratrices sont co-localisées avec Dlx2 (cyan), suggérant que certaines cellules progressent vers une différenciation craniofaciale (Figure 3A). La signalisation Wnt (Sp5, jaune) occupe des régions de la frontière de la plaque neurale, ce qui est pertinent car la modulation de la signalisation Wnt est nécessaire à la délaminage et à la différenciation des cellules de la crête neurale24,25, mais également une région distincte adjacente aux cellules de la crête neurale migratrices (Figure 3A).
Une coloration supplémentaire avait pour objectif d’étudier la relation entre la migration des cellules de la crête neurale et la signalisation Wnt à E9,5, en utilisant des marqueurs de l’état de la crête neurale et de la signalisation Wnt. Des sondes indiquant la frontière de la plaque neurale (Msx1) et les cellules de la crête neurale migratrices (Sox10) ont été utilisées et comparées à une sonde révélant la signalisation Wnt (Sp5). Les fluorophores TSA-vivid 520, 570 et 650 ont été employés pour visualiser les sondes. Les échantillons ont été observés à l’aide d’un microscope à disque rotatif Olympus SpinSR équipé d’un objectif 10x (NA = 0,4). On peut ici observer la frontière de la plaque neurale (Msx1, en vert), distincte des cellules de la crête neurale migratrices (Sox10, en magenta) (Figure 3B). La signalisation Wnt (Sp5, en jaune) est fortement détectée dans la région dorsale de l’embryon, où les cellules de la crête neurale trunkale se délaminent, ainsi que dans des régions distinctes de la tête, autour des arcs branchiaux 1er et 2nd, sous le tronc artériel, et à l’intérieur de la vésicule otique (Figure 3B). La comparaison du profil spatial des cellules de la crête neurale et de la signalisation Wnt entre les groupes témoins et les groupes traités à l’aide de cette méthode permettrait de déterminer si notre intervention perturbe la délaminage et la migration des cellules de la crête neurale, et si cette perturbation est liée à des modifications de la signalisation Wnt.
Afin de déterminer l'état du cycle cellulaire des cellules situées à la frontière de la plaque neurale, nous avons utilisé ce protocole combinant l'immunofluorescence et la coloration par RNAscope. Une sonde RNAscope ciblant la frontière de la plaque neurale (Msx1) a été utilisée. Les échantillons ont été marqués à l'aide d'anticorps dirigés contre la PHH3 et la PCNA afin de visualiser respectivement les phases G2/M et S du cycle cellulaire. Les embryons ont ensuite été colorés avec les anticorps secondaires appropriés. Les noyaux ont été colorés avec le DAPI. L'imagerie des échantillons a été réalisée à l'aide d'un microscope à disque tournant Olympus SpinSR équipé d'un objectif 10x (NA = 0,4) (Figure 4A,B), ou d'un microscope confocal Evident FV4000 muni d'un objectif 10x (NA = 0,4), d'un diaphragme de 127 µm et d'une taille de pixel de 311 nm (Figure 4B’). On observe ici des cellules en phase G2/M (PHH3, en jaune) et en phase S (PCNA, en magenta) co-localisant avec la frontière de la plaque neurale (Figure 4A). Grâce à cette méthode, nous pouvons quantifier la proportion de cellules situées dans la frontière de la plaque neurale à chaque stade du cycle cellulaire et déterminer si ces proportions sont modifiées par nos groupes de traitement. On remarque sur cet embryon la présence de trous résultant de dommages causés lors de la dissection par une manipulation excessive à l’aide de pinces fines. Cela souligne l'importance de faire preuve de précaution durant la dissection afin d'éviter tout dommage, particulièrement à E8,5 lorsque les embryons sont particulièrement fragiles.
La combinaison de RNAscope et d'immunofluorescence peut entraîner une coloration plus faible de la sonde RNAscope par rapport à une réalisation de RNAscope seul. Lorsqu'elle est associée à un anticorps primaire très fortement fluorescent portant un fluorophore proche (par exemple, la fluorescéine et le Cy3), cela peut provoquer un recouvrement du signal du canal le plus intense vers le canal le plus faible (Figure 4B). Pour éviter cela, il convient d'utiliser une concentration plus diluée de l'anticorps très brillant, de choisir des fluorophores plus distincts sur le plan spectral, ou de modifier les paramètres d'imagerie sur les échantillons. Les microscopes à disque tournant permettent d'acquérir rapidement des images d'embryons, mais comme ils utilisent des filtres d'émission bande passante avec des fenêtres d'émission fixes, il n'est pas possible de rétrécir dynamiquement les fenêtres de détection pour les adapter à des fluorophores spécifiques. En revanche, avec un microscope à balayage ponctuel, par exemple l'Evident FV4000, l'opérateur peut réduire la fenêtre de détection avec une précision de l'ordre du nanomètre, ce qui permet de diminuer les recouvrements lorsque des fluorophores dont les spectres d'émission présentent un léger chevauchement sont utilisés (Figure 4B’).
Afin de déterminer les proportions de cellules se trouvant à différents stades du cycle cellulaire dans des embryons à J8.5, nous avons utilisé ce protocole pour analyser la proportion de noyaux et l'intensité du signal à la fois dans la phase S et la phase G2/M du cycle cellulaire. Les échantillons ont été marqués à l'aide d'anticorps ciblant la PHH3 et la PCNA afin de visualiser respectivement les phases G2/M et S du cycle cellulaire. Les embryons ont ensuite été marqués avec les anticorps secondaires appropriés. Les noyaux ont été colorés avec le DAPI. L'imagerie des échantillons a été réalisée à l'aide d'un microscope à disque tournant Olympus SpinSR équipé d'un objectif 10x (NA = 0,4). Le logiciel Zeiss Arivis Pro a permis d'identifier tous les noyaux, les noyaux positifs pour la PHH3, les noyaux positifs pour la PCNA, ainsi que les noyaux doublement positifs (Figure 5A). Grâce à cette méthode, nous avons pu comparer les proportions de cellules en phase G2/M (PHH3+) et en phase S (PCNA+) du cycle cellulaire (Figure 5B), ainsi que l'intensité de la coloration de la PHH3 ou de la PCNA dans chaque noyau individuel (Figure 5C). On observe une proportion légèrement plus élevée de noyaux PCNA+ dans la région cardiaque par rapport à la tête et à l'embryon entier (Figure 5B). En outre, la tête présente une proportion plus élevée de noyaux PHH3+ et de noyaux doublement marqués comparativement au cœur et à l'embryon entier (Figure 5B). Aucune différence marquée n'a été observée dans l'intensité de la coloration de la PHH3 ou de la PCNA entre les différentes régions (Figure 5C). Ces données proviennent d'un embryon représentatif unique (n = 1) et sont présentées afin d'illustrer le flux de travail d'analyse ; aucune analyse statistique inférentielle n'a été effectuée. Dans leur ensemble, cette méthode nous permet de déterminer les schémas de propagation du cycle cellulaire à un stade de développement crucial pour le développement cardiaque et craniofacial. Cette méthode nous permettra de déterminer si notre traitement affecte la propagation du cycle cellulaire dans différentes régions de l'embryon.

Figure 2 : Coloration par immunofluorescence de protéines dans des embryons E8,5 et E9,5. (A, A’) Des embryons de souris E8,5 ont été colorés par immunofluorescence pour PHH3 afin de visualiser les cellules en phase G2/M du cycle cellulaire, pour SOX10 afin de visualiser les cellules de la crête neurale migratrices, et pour DAPI afin de visualiser les noyaux. N = 11 embryons provenant d'une expérience. (B) Des embryons E9,5 ont été colorés pour ISL1 afin de visualiser les progéniteurs du deuxième champ cardiaque, pour SOX10 afin de visualiser les cellules de la crête neurale migratrices, pour EMCN afin de visualiser les vaisseaux sanguins capillaires et veineux, et pour DAPI (afin de visualiser les noyaux). Les flèches rouges indiquent une coloration non spécifique du sac vitellin, ainsi qu'une coloration non spécifique à l'intérieur de l'embryon due aux anticorps secondaires anti-souris (n = 15 embryons provenant d'une expérience). Échelle = 200 µm. DAPI : 4′,6-diamidino-2-phénylindole ; PHH3 : Phosphohistone H3 ; EMCN : Endomucin. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Coloration des transcrits chez des embryons E8,5 et E9,5 par RNAscope. (A) Des embryons E8,5 ont été colorés par RNAscope à l'aide de sondes ciblant Msx1 pour visualiser la limite de la plaque neurale, Sox10 pour visualiser la crête neurale en migration, Dlx2 pour visualiser la crête neurale en différenciation et Sp5 pour le signal Wnt. n = 13 embryons provenant d'une expérience. (B) Des embryons E9,5 ont été colorés par RNAscope à l'aide de sondes ciblant Msx1 pour visualiser la limite de la plaque neurale, Sox10 pour visualiser la crête neurale en migration et Sp5 pour visualiser le signal Wnt. n = 4 embryons provenant d'une expérience. Échelle = 200 µm. Veuillez cliquer ici pour consulter une version agrandie de cette figure.

Figure 4: Coloration immunofluorescente combinée et RNAscope chez des embryons E8,5. (A, B, B’) Les embryons E8,5 ont été colorés par RNAscope avec des sondes ciblant Msx1 pour visualiser la frontière de la plaque neurale, et par immunofluorescence pour la PCNA afin de visualiser les cellules en phase S et les anticorps anti-PHH3 pour visualiser les cellules en phase G2/M du cycle cellulaire. Les flèches oranges indiquent des éléments spécifiques Msx1 coloration, les flèches rouges indiquent une fluorescence de saute-canal, (B), ou une coloration spécifique de la PHH3 sans recouvrement dans le canal Msx1 (B'). N = 2 embryons issus d'une seule expérience. Échelle = 200 µm. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.

Figure 5Analyse du stade du cycle cellulaire chez les embryons E8,5 à l'aide d'Arivis Pro. (A) Des embryons de souris E8,5 ont été marqués par immunofluorescence pour la PCNA afin de visualiser les cellules en phase S du cycle cellulaire (en vert), pour la PHH3 afin de visualiser les cellules en phase G2/M du cycle cellulaire (en magenta) et pour le DAPI afin de visualiser les noyaux (en bleu). Les objets 3D détectés (sphères multicolores) ont été superposés et visualisés à l'aide du visualiseur 4D dans Zeiss Arivis Pro.B) Le graphique illustre la proportion de PCNA+, PHH3+, et les noyaux doublement positifs dans tout le corps, la tête et le cœur d'un embryon unique. (CLe graphique illustre l'intensité moyenne de la coloration de PCNA et de PHH3 par noyau dans l'ensemble du corps, la tête et le cœur d'un embryon unique. Les cercles représentent la moyenne ; les barres d'erreur indiquent l'écart type de l'ensemble des noyaux présents dans un échantillon unique. Les graphiques ont été réalisés à l'aide de GraphPad Prism. Échelle = 200 µm. Une analyse quantitative a été réalisée sur n = 1 embryon. Aucune statistique inférentielle n’a été effectuée. Les barres d’erreur indiquent l’écart type entre les noyaux individuels. 3D : Tridimensionnel ; DAPI : 4′,6-diamidino-2-phénylindole Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.