Name: Mesurer la fonctionnalité jonction neuromusculaire (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-06T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 40 s
Description: Découvrez l'évaluation fonctionnelle de la jonction neuromusculaire par préparations ex vivo du muscle soleus et du nerf sciatique. Cette méthode électrophysiologique permet d'étudier les maladies neuromusculaires chez la souris.

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Travail en laboratoire des auteurs a été pris en charge par Fondazione Roma et téléthon (subvention no. GGP14066).

<ol><li>Dadon-Nachum, M., Melamed, E., Offen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+%26%2334%3Bdying-back%26%2334%3B+phenomenon+of+motor+neurons+in+ALS%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mol+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The &#34;dying-back&#34; phenomenon of motor neurons in ALS.</a> J Mol Neurosci. 43 (3), 470-477 (2011).</li>
<li>Dobrowolny, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skeletal+Muscle+Is+a+Primary+Target+of+SOD1G93A-Mediated+Toxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metab%22%5BJournal%5D)">Skeletal Muscle Is a Primary Target of SOD1G93A-Mediated Toxicity.</a> Cell Metab. 8 (5), 425-436 (2008).</li>
<li>Mantilla, C. B., Zhan, W. Z., Sieck, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurotrophins+improve+neuromuscular+transmission+in+the+adult+rat+diaphragm%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+Nerve%22%5BJournal%5D)">Neurotrophins improve neuromuscular transmission in the adult rat diaphragm.</a> Muscle Nerve. 29 (3), 381-386 (2004).</li>
<li>Prakash, Y. S., Miyata, H., Zhan, W. Z., Sieck, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inactivity-induced+remodeling+of+neuromuscular+junctions+in+rat+diaphragmatic+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+Nerve%22%5BJournal%5D)">Inactivity-induced remodeling of neuromuscular junctions in rat diaphragmatic muscle.</a> Muscle Nerve. 22 (3), 307-319 (1999).</li>
<li>Sieck, D. C., Zhan, W. Z., Fang, Y. H., Ermilov, L. G., Sieck, G. C., Mantilla, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure-activity+relationships+in+rodent+diaphragm+muscle+fibers+vs.+neuromuscular+junctions%5BTitle%5D)+AND+%22Respir+Physiol+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Structure-activity relationships in rodent diaphragm muscle fibers vs. neuromuscular junctions.</a> Respir Physiol Neurobiol. 180 (1), 88-96 (2012).</li>
<li>Van Lunteren, E., Moyer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+DAP+on+diaphragm+force+and+fatigue%2C+including+fatigue+due+to+neurotransmission+failure%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Effects of DAP on diaphragm force and fatigue, including fatigue due to neurotransmission failure.</a> J Appl Physiol. 81 (5), 2214-2220 (1996).</li>
<li>Van Lunteren, E., Moyer, M., Kaminski, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adverse+effects+of+myasthenia+gravis+on+rat+phrenic+diaphragm+contractile+performance%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Adverse effects of myasthenia gravis on rat phrenic diaphragm contractile performance.</a> J Appl Physiol. 97 (3), 895-901 (2004).</li>
<li>Lee, Y., Mikesh, M., Smith, I., Rimer, M., Thompson, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscles+in+a+mouse+model+of+spinal+muscular+atrophy+show+profound+defects+in+neuromuscular+development+even+in+the+absence+of+failure+in+neuromuscular+transmission+or+loss+of+motor+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Muscles in a mouse model of spinal muscular atrophy show profound defects in neuromuscular development even in the absence of failure in neuromuscular transmission or loss of motor neurons.</a> Dev Biol. 356 (2), 432-444 (2011).</li>
<li>Personius, K. E., Sawyer, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variability+and+failure+of+neurotransmission+in+the+diaphragm+of+mdx+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Neuromuscular+Disord%22%5BJournal%5D)">Variability and failure of neurotransmission in the diaphragm of mdx mice.</a> Neuromuscular Disord. 16 (3), 168-177 (2006).</li>
<li>Röder, I. V., Petersen, Y., Choi, K. R., Witzemann, V., Hammer, J. A., Rudolf, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+myosin+Va+in+the+plasticity+of+the+vertebrate+neuromuscular+junction+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Role of myosin Va in the plasticity of the vertebrate neuromuscular junction in vivo.</a> PLoS ONE. 3 (12), e3871(2008).</li>
<li>Chevessier, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+mouse+model+for+congenital+myasthenic+syndrome+due+to+MuSK+mutations+reveals+defects+in+structure+and+function+of+neuromuscular+junctions%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Mol+Genet%22%5BJournal%5D)">A mouse model for congenital myasthenic syndrome due to MuSK mutations reveals defects in structure and function of neuromuscular junctions.</a> Hum Mol Genet. 17 (22), 3577-3595 (2008).</li>
<li>Farchi, N., Soreq, H., Hochner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+acetylcholinesterase+overexpression+induces+multilevelled+aberrations+in+mouse+neuromuscular+physiology%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Chronic acetylcholinesterase overexpression induces multilevelled aberrations in mouse neuromuscular physiology.</a> J Physiol. 546 (1), 165-173 (2002).</li>
<li>Kuei, J. H., Shadmehr, R., Sieck, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relative+contribution+of+neurotransmission+failure+to+diaphragm+fatigue%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%28Bethesda%2C+Md%3A+1985%29%22%5BJournal%5D)">Relative contribution of neurotransmission failure to diaphragm fatigue.</a> J Appl Physiol (Bethesda, Md: 1985). 68 (1), 174-180 (1990).</li>
<li>Del Prete, Z., Musarò, A., Rizzuto, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+mechanical+properties%2C+including+isotonic+fatigue%2C+of+fast+and+slow+MLC%2FmIgf-1+transgenic+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Measuring mechanical properties, including isotonic fatigue, of fast and slow MLC/mIgf-1 transgenic skeletal muscle.</a> Ann Biomed Eng. 36 (7), 1281-1290 (2008).</li>
<li>Lynch, G. S., Hinkle, R. T., Chamberlain, J. S., Brooks, S. V., Faulkner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force+and+power+output+of+fast+and+slow+skeletal+muscles+from+mdx+mice+6-28+months+old%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Force and power output of fast and slow skeletal muscles from mdx mice 6-28 months old.</a> J Physiol. 535 (2), 591-600 (2001).</li>
<li>Brooks, S. V., Faulkner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contractile+properties+of+skeletal+muscles+from+young%2C+adult+and+aged+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Contractile properties of skeletal muscles from young, adult and aged mice.</a> J Physiol. 404, 71-82 (1988).</li>
<li>Lynch, G. S., Hinkle, R. T., Faulkner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force+and+power+output+of+diaphragm+muscle+strips+from+mdx+and+control+mice+after+clenbuterol+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Neuromuscul+Disord%22%5BJournal%5D)">Force and power output of diaphragm muscle strips from mdx and control mice after clenbuterol treatment.</a> Neuromuscul Disord. 11 (2), 192-196 (2001).</li>
<li>Rizzuto, E., Pisu, S., Musar, A., Del Prete, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+Neuromuscular+Junction+Functionality+in+the+SOD1+G93A+Animal+Model+of+Amyotrophic+Lateral+Sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng+%22%5BJournal%5D)">Measuring Neuromuscular Junction Functionality in the SOD1 G93A Animal Model of Amyotrophic Lateral Sclerosis.</a> Ann Biomed Eng . 43, (2015).</li>
<li>Soliani, L. <a target="_blank" href="http://www.dsa.unipr.it/soliani/soliani.html">Manuale di statistica per la ricerca e la professione statistica univariata e bivariata parametrica e non-parametrica per le discipline ambientali e biologiche</a>. , (2004).</li>
<li>Gurney, M. E., Pu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+neuron+degeneration+in+mice+that+express+a+human+Cu%2CZn+superoxide+dismutase+mutation%5BTitle%5D)+AND+%22Science+%28New+York%2C+N.Y%29%22%5BJournal%5D)">Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation.</a> Science (New York, N.Y). 264 (5166), 1772-1775 (1994).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Le protocole expérimental décrit ci-dessus est un moyen idéal de mesure et de discriminer les altérations fonctionnelles qui ont eu lieu directement dans le muscle ou indirectement au niveau de la jonction neuromusculaire. Étant donné que cette technique est basée sur une mesure indirecte de la fonctionnalité NMJ, il ne peut servir à établir si tout défaut est lié à des changements morphologiques ou de changements biochimiques. En revanche, il fournit un moyen efficace de déterminer si des modifications morphologiques ou...

La jonction neuromusculaire (NMJ) est une synapse chimique formée par la liaison entre la plaque de serrage moteur de la fibre musculaire et l’axone des motoneurones terminal. Le NMJ s’est avéré jouent un rôle crucial lorsque la communication entre le muscle et le nerf est altérée, comme le vieillissement ou la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Comme le muscle et le nerf communiquent en voie bidirectionnelle1,2, être capable de mesurer les défauts NMJ séparément des défauts de muscle peut apporter un nouvel éclairage sur leur interaction physiopathologique. En effet, cette évaluation fonctionnelle peut aider à déterminer si des altérations morphologiques ou biochimiques réduisent fonctionnalité de signalisation de la neurotransmission.
La comparaison de la réponse contractile musculaire provoquée par une stimulation nerveuse et la réponse du muscle même évoqué par stimulation directe de sa membrane a été proposée comme une mesure indirecte de la fonctionnalité NMJ. En effet, depuis la neurotransmission membrane stimulation de contournement de signalisation, toutes les différences dans les deux réponses contractiles peuvent être imputés à l’évolution de la NMJ. Cette approche a été largement proposée pour rats3,4,5,6,7et également utilisée pour recueillir des informations sur des souris modèles8,9,10,11,12.
Ici, nous décrivons en détail une procédure permettant d’accise et de tester deux préparations de muscle-nerf, i. e. les préparatifs du soléaire-sciatique et diaphragme-phrénique. À l’aide de fait à l’ordre logiciel, nous avons conçu un protocole d’analyse continu qui combine la mesure des différents paramètres qui caractérisent la fonctionnalité NMJ et le muscle, réduisant ainsi à une évaluation complète des dommages NMJ séparément de celui du muscle. En particulier, le protocole de mesure de la force de la contraction, la cinétique de muscle, la courbe force-fréquence direct et les stimulations nerveuses, l' échec de neurotransmission13 pour une mise à feu et les fréquences tétaniques et la fatigue intratetanic7.

<table><tbody><tr><td>Système de levier bimode&nbsp ;</td><td>Aurora Scientific Inc.</td><td>Actionneur/transducteur</td> <td>300B</td></tr><tr><td>Stimulateur biphasé haute puissance&nbsp ;</td><td>Aurora Scientific Inc.</td><td>Stimulateur d’impulsions</td> <td>701B</td> (nerf)</tr><tr><td>Stimulateur biphasé haute puissance&nbsp ;</td><td>Aurora Scientific Inc.</td><td>Stimulateur d’impulsions</td> <td>701C</td> (muscle)</tr><tr><td>Appareil musculaire in vitro&nbsp ;</td><td>Aurora Scientific Inc.</td><td>800A</td><td></td></tr><tr><td>Bain tissulaire préparatoire</td><td>Radnoti</td><td>158400</td><td></td></tr><tr><td>Électrode d’aspiration monopolaire</td><td>A-M Systems</td><td>573000</td><td>avec une référence maison&nbsp ;</td></tr><tr><td>Oscilloscope&nbsp ;</td><td>Tektronix</td><td>TDS2014</td><td></td></tr><tr><td>Stéréomicroscope</td><td>Nikon</td><td>SMZ 800</td><td></td></tr><tr><td>Illuminateur à lumière froide.</td>Carte d’acquisition <td>Photonic Optics</td><td>PL 3000</td><td></td></tr><tr><td></td><td>National Instruments</td><td>NI PCIe-6353</td><td></td></tr><tr><td>Bloc de connexion</td><td>National Instruments</td><td>NI 2110</td><td></td></tr><tr><td>Ordinateur personnel</td><td>AMD Phenom II x4 970</td><td></td><td>Processeur 3.50 Ghz avec Windows 7</td></tr><tr><td>Logiciel LabView 2012</td><td>National Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Krebs-Ringer Bicarbonate Tampon&nbsp ;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>K4002&nbsp ;</td><td>tampon physiologique</td></tr><tr><td>Bicarbonate</td><td>de sodium Sigma-Aldrich</td><td>S5761&nbsp ;</td><td></td></tr><tr><td>Chlorure de calcium CaCl2</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C4901</td><td>anhydre, poudre, &ge ; 97 %</td></tr><tr><td>Tampon HEPES</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H3375</td><td>&ge ; 99.5 % (titrage)</td></tr><tr><td>Plats 60mm x 15mm</td><td>Falcon</td><td>353004</td><td>Polystyrène</td></tr><tr><td>Silicone</td><td>Sylgard&nbsp ;</td><td>184 Silicone&nbsp ;</td><td>Kit élastomère 0,5 kg.</td></tr><tr><td>Thermostat</td><td>Dennerle</td><td>DigitalDuomat 1200</td><td></td></tr><tr><td>Pompe</td><td>Newa Mini</td><td>MN 606</td><td>pour aquarium</td></tr><tr><td>Résistance à la chaleur Thermocâble</td><td>Lucky Reptile</td><td>61403-1</td><td>50/60Hz 50W</td></tr><tr><td>Seau</td><td>n’importe quel 10 litres</td><td></td><td>Polypropylène</td></tr><tr><td>O2 + 5 %CO2</td><td>siad</td><td></td><td>Mix gas</td></tr><tr><td>#5 Forceps&nbsp ;</td><td>Outils de science fine</td><td>11252-20</td><td>2 pièces</td></tr><tr><td>Ciseaux à ressort - Lames de 8 mm</td><td>Outils de science fine</td><td>15024-10</td><td>excision</td></tr><tr><td>nerveuse Ciseaux tranchants&nbsp ;</td><td>Outils de science fine&nbsp ;</td><td>14059-11</td><td>ablation musculaire</td></tr><tr><td>Ciseaux délicats</td><td>Wagner</td><td>02.06.32</td><td>externe de l’animal</td></tr><tr><td>Scalpel d’étudiant Manche #3</td><td>Fine Science Tools&nbsp ;</td><td>91003-12&nbsp ;</td><td></td></tr><tr><td>Lames de scalpel #10</td><td>Outils de science fine&nbsp ;</td><td>10010-00</td><td></td></tr><tr><td>Lames de scalpel #11</td><td>Outils de science fine&nbsp ;</td><td>10011-00</td><td></td></tr><tr><td>fil de nylon & Oslash ; 0,16 mm</td><td>n’importe quel</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

mesurer la fonctionnalité jonction neuromusculaire

Measuring Neuromuscular Junction Functionality

Fonctionnalité de la jonction neuromusculaire (NMJ) joue un rôle central dans l’étude des maladies dans lesquelles la communication entre les neurones moteurs et les muscles est altérée, comme le vieillissement et la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Nous décrivons ici un protocole expérimental qui peut être utilisé pour mesurer la fonctionnalité NMJ en combinant deux types de stimulation électrique : direct stimulation membrane musculaire et la stimulation du nerf. La comparaison de la réponse du muscle à ces deux stimulations différentes peut aider à définir, au niveau fonctionnel, les altérations éventuelles dans le NMJ qui conduisent à un déclin fonctionnel dans le muscle.
Préparationsx vivo E sont adaptées aux études bien contrôlées. Nous décrivons ici un protocole intensif pour mesurer plusieurs paramètres de muscle et de la fonctionnalité NMJ pour la préparation de nerf sciatique-soléaire et pour la préparation du nerf phrénique-diaphragme. Le protocole dure environ 60 minutes et est réalisé sans interruption au moyen d’une mesure logiciel qui mesure les propriétés cinétiques de contraction, la relation force-fréquence de stimulation musculaire et du système nerveux et deux paramètres spécifiques aux fonctionnalités de NMJ, c'est-à-dire la défaillance de la neurotransmission et la fatigue intratetanic. Cette méthodologie a été utilisée pour détecter des dommages dans les préparations de nerf-muscle soléaire et le diaphragme à l’aide de souris transgéniques SOD1G93A , un modèle expérimental de la SLA qui risque partout la mutant antioxydant enzyme superoxyde dismutase 1 (SOD1).

Le protocole que nous décrit fournit des informations sur une dénervation fonctionnelle dans plusieurs maladies neuromusculaires ou vieillissement-sarcopénie. Ce protocole peut être utilisé pour déterminer si (et, dans l’affirmative, à quel niveau) altérations musculaires sont dues à des variations sélectives qui se produisent dans le muscle lui-même ou dans la transmission neuromusculaire. Les données présentées ci-dessous sont le résultat d’un travail antérieur de notre groupe<sup class...

Une évaluation fonctionnelle de la jonction neuromusculaire (NMJ) peut fournir des informations essentielles sur la communication entre le muscle et le nerf. Nous décrivons ici un protocole pour évaluer globalement les fonctionnalités NMJ tant musculaire à l’aide de deux préparations différentes muscle-nerf, c'est-à-dire soléaire-sciatique et diaphragme-phrénique.

Mesurer la fonctionnalité jonction neuromusculaire

Neuromuscular junction (NMJ) functionality plays a pivotal role when studying diseases in which the communication between motor neuron and muscle is ...

L'objectif général de cette procédure est d'étudier la fonctionnalité de la jonction neuromusculaire au moyen d'une approche expérimentale ex vivo. Cela est réalisé en stimulant la préparation du nerf musculaire de deux façons : directement sur la membrane musculaire et par l'intermédiaire du nerf. Étant donné que la stimulation membranaire contourne la signalisation de la transmission neurogène, toute différence entre les deux réponses contractiles peut être considérée comme une mesure indirecte de la fonctionnalité de la jonction neuromusculaire.Ici, nous présentons cette procédure sur une préparation du nerf sciatique du muscle soléaire. Le muscle est disséqué conjointement avec son nerf et placé dans un bain tissulaire perfusé. Il est fixé à un contrôleur de force et de longueur, et une paire d'électrodes en platine est positionnée parallèlement au muscle.Une électrode de succion en verre est ensuite approchée de l'extrémité coupée du nerf. Un protocole d'essai complet est alors appliqué afin d'évaluer minutieusement à la fois la jonction neuromusculaire et la fonction musculaire. La connexion fonctionnelle entre le muscle et le nerf est concluante pour la partie et les deux fr

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