Génération et co-culture de microglie primaire murine et de neurones corticaux

Les microglies sont des macrophages résidants dans les tissus qui facilitent l’immunosurveillance et l’homéostasie dans le système nerveux central (SNC)^1,2,3. Ils proviennent de cellules progénitrices érythromyéloïdes du sac vitellin qui colonisent le cerveau pendant le développement embryonnaire ^4,5,6 et sont maintenues tout au long de la vie de l’organisme par l’auto-renouvellement, ce qui implique la prolifération et l’apoptose⁷. À l’état d’équilibre, les microglies au repos ont une morphologie ramifiée et s’engagent dans la surveillance tissulaire ^8,9,10.

Les microglies expriment de nombreux récepteurs à la surface des cellules, ce qui leur permet de réagir rapidement aux modifications du SNC^11,12 et de favoriser les réponses inflammatoires en cas d’infections ou de lésions tissulaires 12,13,14, ainsi que lors de maladies neurodégénératives ^9,15, telles que la sclérose en plaques (SEP)^16,17. Les microglies expriment également des récepteurs à divers neurotransmetteurs et neuropeptides 18,19,20, ce qui suggère qu’elles peuvent également répondre et réguler l’activité neuronale ^21,22. En effet, la microglie et les neurones interagissent dans diverses formes de communication bidirectionnelle ^8,23 telles que les interactions directes médiées par les protéines membranaires ou les interactions indirectes par le biais de facteurs solubles ou de cellules intermédiaires^23,24.

Par exemple, divers neurotransmetteurs sécrétés par les neurones peuvent moduler l’activité neuroprotectrice ou inflammatoire de la microglie 25,26,27. De plus, les interactions directes entre les neurones et la microglie aident à maintenir la microglie dans un état homéostatique²⁸. À l’inverse, les interactions directes de la microglie avec les neurones peuvent façonner les circuits neuronaux²⁹ et influencer la signalisation neuronale 30,31,32. Comme les perturbations de ces interactions induisent une hyperexcitabilité des neurones³⁰ et une réactivité microgliale ^33,34, des interactions microgliales-neuronales dérégulées sont impliquées comme un facteur contributif aux maladies neurologiques^33,35. En effet, les maladies psychotiques^23,26 et neurodégénératives ont été décrites comme présentant des interactions microgliales-neuronales dysfonctionnelles³³. Bien que ces observations soulignent l’importance de la communication microgliale-neuronale dans le SNC, les mécanismes spécifiques de la façon dont ces interactions régulent les fonctions microgliales et neuronales dans la santé et la maladie sont relativement inconnus.

Dans un milieu complexe tel que le SNC, de multiples facteurs environnementaux peuvent influencer les interactions microgliales-neuronales, ce qui limite la capacité d’étudier les interactions cellulaires transitoires in vivo. Ici, nous présentons un système de co-culture microglie-neuronale in vitro qui peut être utilisé pour étudier les interactions cellulaires directes entre la microglie et les neurones. Ce protocole décrit la génération de microglie primaire et de neurones à partir des cortex de souris néonatales entre les jours postnatals 0 à 2 et les jours 16 à 18 des souris embryonnaires, respectivement. Les neurones et les microglies sont ensuite co-cultivés dans des plaques de 96 puits pour des expériences à haut débit en aval. Nous avons précédemment utilisé cette approche pour démontrer que la phagocytose microgliale protège les neurones de la mort cellulaire médiée par la phosphatidylcholine oxydée³⁷, suggérant que cette méthode peut aider à comprendre les rôles de la microglie dans le contexte de la neurodégénérescence et de la SEP. De même, les co-cultures microgliales-neuronales peuvent également être utiles pour étudier l’impact de la diaphonie microgliale-neuronale dans d’autres contextes tels que les infections virales³⁸ ou les lésions et réparations neuronales³⁹. Dans l’ensemble, les systèmes de co-culture microglie-neuronale in vitro permettent aux chercheurs d’étudier les interactions microglie-neuronale dans un environnement manipulable et contrôlé, qui complète les modèles in vivo.