Spécifique et étiquette

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 10808 (2023) Citer cet article

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Le muscle dystrophique est caractérisé par des cycles de nécrose/régénération, une inflammation et un développement fibro-adipogène. Les colorations histologiques conventionnelles fournissent des données topographiques essentielles de ce remodelage mais peuvent se limiter à discriminer des contextes physiopathologiques étroitement liés. Ils omettent de mentionner les changements de microarchitecture liés à la nature et à la répartition spatiale des composants du compartiment tissulaire. Nous avons étudié si l'autofluorescence tissulaire sans étiquette révélée par le rayonnement ultraviolet profond (DUV) du Synchrotron pouvait servir d'outil supplémentaire pour surveiller le remodelage musculaire dystrophique. En utilisant la microscopie à grand champ avec des filtres à fluorescence à émission spécifique et la microspectroscopie définie par une haute résolution spectrale, nous avons analysé des échantillons provenant de chiens sains et de deux groupes de chiens dystrophiques : des animaux naïfs (gravement affectés) et des animaux transplantés de cellules MuStem (cliniquement stabilisés). L'analyse statistique multivariée et les approches d'apprentissage automatique ont démontré que l'autofluorescence émise à 420-480 nm par le muscle biceps fémoral permet de distinguer efficacement les échantillons de chiens sains, dystrophiques et transplantés. La microspectroscopie a montré que le muscle dystrophique du chien présente une autofluorescence plus élevée et plus faible en raison de la réticulation du collagène et du NADH respectivement que celle des chiens sains et transplantés, définissant des biomarqueurs pour évaluer l'impact de la transplantation cellulaire. Nos résultats démontrent que le rayonnement DUV est une méthode sensible et sans étiquette pour évaluer l'état histopathologique du muscle dystrophique en utilisant de petites quantités de tissu, avec des applications potentielles en médecine régénérative.

Les dystrophies musculaires (DM) constituent un groupe génétiquement hétérogène de plus de 50 maladies neuromusculaires impliquant les muscles squelettiques. Ils partagent tous une faiblesse musculaire et une atrophie progressives, mais varient en termes de présentation clinique et de gravité des symptômes1,2. Elles se caractérisent par une dégénérescence locale ou généralisée des fibres musculaires1. La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est la maladie la plus courante, touchant 1 nouveau-né de sexe masculin sur 3 500 à 5 5003. Cette maladie musculaire mortelle récessive liée à l’X est causée par des mutations du gène de la dystrophine, entraînant un manque d’une protéine fonctionnelle essentielle au maintien de l’intégrité des fibres musculaires4. Cela entraîne une perturbation profonde de l'homéostasie tissulaire caractérisée par des changements dans la composition des fibres, une variation accrue de la taille des fibres, une centronucléation, une inflammation et un remplacement des fibres musculaires par des tissus fibreux et adipeux5,6.

La caractérisation histologique des modifications étendues du muscle squelettique dystrophique fournit des informations importantes sur la physiopathologie de la maladie et constitue un outil clé utilisé pour évaluer les effets de nouvelles stratégies thérapeutiques7. Les paramètres tissulaires quantifiables standard, notamment le nombre de fibres, le diamètre de Féret, la composition des types de fibres, le pourcentage de fibres centronucléées et la proportion de fibrose et d'adipose, sont mesurés dans des coupes transversales de muscles squelettiques colorées à l'aide de techniques de coloration topographique classiques telles que l'hématoxyline-éosine. -safran (HES), rouge Picrosirius et trichrome Gomori, et/ou immunomarquage spécifique8. Cependant, l’évaluation du remodelage du tissu conjonctif peut parfois s’avérer plus difficile : la fibrose endomysiale peut être difficile à quantifier précisément si la surface occupée est strictement considérée sans intégrer l’arrangement de collagène au sein de la matrice extracellulaire, qui s’est avéré essentiel dans la fonction mécanique9. Il se peut donc qu’il ne s’agisse pas d’un critère suffisamment discriminant pour évaluer finement la progression de la maladie. Les méthodes permettant d’évaluer l’efficacité des stratégies thérapeutiques font également défaut10. Des preuves récentes suggèrent que l'organisation du réseau de collagène, et en particulier la réticulation du collagène, constitue un biomarqueur potentiel de la DMD11,12,13. Au niveau fonctionnel, la réticulation du collagène joue un rôle essentiel dans la raideur musculaire14,15 et a été analysée par microscopie à lumière polarisée12 et par imagerie de génération de seconde harmonique (SHG)12 dans des coupes de tissus colorées avec Herovici13 et Picrosirius rouge. Nous avons récemment montré que l’imagerie SHG de tissus nettoyés constitue une approche puissante et sans étiquette pour la caractérisation 3D de la fibrose cardiaque dans la DMD16. De plus, l’autofluorescence des biomacromolécules en réponse à la microscopie synchrotron à ultraviolet profond (DUV) peut constituer un marqueur utile pour la caractérisation ultrastructurale de différents tissus animaux17,18,19 et pour surveiller le typage des fibres musculaires et l’état métabolique20,21.