2.5: Culture d'explants pour les études du développement

La culture d’explants est une technique dans laquelle des tissus et des organes entiers sont prélevés, ou « explantés », d’un fœtus ou d’un embryon et sont cultivés hors du corps, ou « ex vivo ». Ces méthodes offrent une fenêtre unique pour nous aider à comprendre le processus de développement en permettant des observations directes de la croissance des organes et des tissus, un processus appelé organogenèse.

Cette vidéo examinera les principes de base de la culture d’explants, décrira les étapes clés de la procédure, discutera des manipulations typiques et fournira des applications spécifiques de cette technique dans les études de développement.

Avant de décrire comment cultiver des explants, passons en revue certains des principes qui sous-tendent cette technique.

La culture d’explants est applicable à une variété de tissus embryonnaires provenant d’un large éventail d’organismes. Cette technique est idéale pour l’étude du développement des organes, car les changements structurels, connus sous le nom de morphogenèse, peuvent être directement observés en fonction du temps. De plus, les tissus peuvent être traités avec des molécules expérimentales pour déterminer leur impact sur le développement. De plus, lorsque la culture d’explants est combinée à des outils moléculaires pour modifier l’expression des gènes et à la microscopie à fluorescence, elle devient un outil puissant pour répondre aux questions de différenciation cellulaire et tissulaire.

Ensuite, passons en revue un protocole de culture d’explants de tissus de mammifères.

Pour commencer la procédure, des embryons sont prélevés sur une rongeuse enceinte euthanasiée. Après l’ablation des membranes environnantes, l’embryon est isolé. Les tissus ou organes d’intérêt sont ensuite isolés de l’embryon extrait et transférés sur des plaques pour la croissance. Des milieux contenant des antibiotiques sont ajoutés et les plaques sont cultivées dans un incubateur réglé pour 37°C. Les explants de tissus sont maintenant prêts à être manipulés.

Une fois les cultures d’explants établies, plusieurs types de manipulations peuvent être effectués.

Par exemple, le tissu explanté peut être manipulé génétiquement pour tester le rôle d’un gène d’intérêt sur un processus de développement spécifique. Cela peut être réalisé en introduisant du matériel génétique dans le tissu à l’aide de techniques telles que l’électroporation, dans laquelle un champ électrique est utilisé pour entraîner l’ADN injecté dans les cellules voisines.

Les explants sont également fréquemment utilisés pour tester le rôle que jouent les molécules de signalisation, comme les facteurs de croissance, dans l’organogenèse. La culture de tissus in vitro est particulièrement utile pour ces types d’études, car le traitement avec le composé est aussi simple que de l’ajouter au milieu de culture. Cependant, de petites billes imbibées de composés expérimentaux peuvent également être implantées dans le tissu pour une approche plus contrôlée du traitement chimique.

Quelle que soit l’approche, l’un des principaux avantages de la technique de l’explant est que les effets des manipulations expérimentales peuvent être facilement visualisés en temps réel, à l’aide de la microscopie optique ou fluorescente.

Examinons maintenant quelques applications spécifiques de la culture ex vivo.

Tout d’abord, les explants représentent un système modèle dans lequel le développement des tissus peut être directement visualisé. Par exemple, ces chercheurs ont retiré le pancréas en développement de souris embryonnaires et l’ont cultivé sur des boîtes à fond de verre pour une meilleure imagerie.

Le développement du tissu peut être observé par microscopie optique, mais l’utilisation de tissus transgéniques exprimant des marqueurs fluorescents fournit une vue encore plus détaillée des processus de développement, comme le bourgeonnement des tubules. Les tissus explantés peuvent également être soumis à une immunomarquage, ce qui permet aux chercheurs de surveiller le développement de types de cellules spécifiques, comme les cellules productrices d’insuline montrées ici en bleu et vert.

Une autre application des cultures d’explants est d’aider à déchiffrer le rôle de molécules spécifiques, comme les facteurs de croissance, dans l’organogenèse.

Ici, des explants de poumons fœtaux disséqués à partir d’embryons de souris E12.5 ont été cultivés en présence ou en l’absence d’un facteur de croissance pendant une période allant jusqu’à 48 heures. Les résultats indiquent que ce facteur de croissance inhibe la formation des voies respiratoires dans le poumon fœtal.

Enfin, les explants d’embryons précoces peuvent être utilisés pour déterminer les mécanismes contrôlant l’expression des gènes au cours des premiers stades de l’embryogenèse.

Ces chercheurs ont explanté deux types de cellules différentes à partir du stade de 16 cellules d’embryons de grenouille : celles qui sont destinées à former des structures dorsales et celles qui contribueront aux structures ventrales. Les explants ont été laissés se développer pendant environ une journée avant la coloration afin de caractériser le profil d’expression d’un gène spécifique du tissu dorsal.

Étant donné que l’expression de ce gène n’a été observée que dans les explants de la région dorsale, il a été conclu que les programmes d’expression génique étaient codés dans ces cellules embryonnaires, plutôt que d’être dirigés par des interactions cellule-cellule qui se produisent plus tard dans le développement.

Nous avons maintenant examiné les systèmes de culture d’explants et observé comment ils peuvent être utilisés dans les études de développement. Cette technique est un outil puissant qui facilite notre compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents au développement animal. Merci d’avoir regardé !