Isolement de sous-populations de cellules stromales adipogènes et fibro-inflammatoires à partir de dépôts adipeux intra-abdominaux murins

Le tissu adipeux blanc (WAT) représente le principal site de stockage d’énergie chez les mammifères. Dans ce tissu, les adipocytes, ou « cellules adipeuses », stockent les calories en excès sous forme de triglycérides, emballés dans de grosses gouttelettes lipidiques uniloculaires. De plus, les adipocytes sécrètent une multitude de facteurs qui régulent divers aspects de l’homéostasie énergétique ^1,2,3. Les adipocytes constituent l’essentiel du volume de WAT ; cependant, les adipocytes ne représentent que moins de 50% du total des cellules présentes dans WAT ^4,5. Le compartiment non adipocytaire de la WAT, ou fraction stroma-vasculaire (SVF), est assez hétérogène et contient des cellules endothéliales vasculaires, des cellules immunitaires résidentes des tissus, des fibroblastes et des populations de cellules précurseurs adipocytaires (APC).

WAT est exceptionnel dans sa remarquable capacité à s’étendre en taille à mesure que la demande de stockage d’énergie augmente. Le maintien de cette plasticité tissulaire est essentiel car un stockage adéquat des lipides dans le WAT protège contre le dépôt ectopique de lipides délétères dans les tissus non adipeux⁶. La manière dont les dépôts WAT individuels subissent cette expansion en réponse à l’excès calorique est un déterminant essentiel de la sensibilité à l’insuline dans le contexte de l’obésité⁷. L’expansion pathologique des WAT, observée chez les individus obèses atteints du syndrome métabolique, est caractérisée par une expansion préférentielle des dépôts viscéraux des WAT au détriment du tissu adipeux sous-cutané métaboliquement favorable. De plus, la résistance à l’insuline dans l’obésité est associée à un remodelage pathologique du WAT. Celle-ci se caractérise par une croissance hypertrophique des adipocytes existants (augmentation de la taille), une angiogenèse inadéquate, une inflammation métabolique chronique, une accumulation de composants de la matrice extracellulaire (fibrose) et une hypoxie tissulaire ^8,9. Ces phénotypes WAT de l’obésité sont associés à une stéatose hépatique et à une résistance à l’insuline, similaires à ce qui est observé dans l’état de lipodystrophie (absence de WAT fonctionnelle). En revanche, l’expansion saine des WAT est observée dans la population obèse métaboliquement saine et est caractérisée par une expansion préférentielle des WAT sous-cutanés protecteurs et une expansion de dépôt par hyperplasie adipocytaire¹⁰. Le recrutement de nouveaux adipocytes est médié par la différenciation adipocytaire de novo à partir des cellules précurseurs adipocytaires (APC) (appelée « adipogenèse »). L’hyperplasie adipocytaire coïncide avec des degrés relativement plus faibles de fibrose WAT et d’inflammation métabolique ^6,11. Une multitude de types de cellules au sein du microenvironnement WAT influencent directement la santé et l’expansibilité de WAT dans l’obésité¹². À ce titre, la définition de la fonction des différents types de cellules présentes dans WAT reste une priorité élevée pour le domaine.

Au cours de la dernière décennie, plusieurs stratégies ont été employées pour définir et isoler les APC natifs de WAT SVF¹³ chez l’homme et la souris. De telles stratégies isolent les CPA en fonction de l’expression à la surface cellulaire de marqueurs de cellules souches mésenchymateuses et de cellules progénitrices communes à l’aide de techniques de séparation cellulaire à base d’anticorps. Ces approches comprennent le tri cellulaire activé par fluorescence (FACS), l’utilisation d’anticorps marqués au fluorophore ou la séparation immunomagnétique des billes (c’est-à-dire des anticorps chimiquement modifiés). Les protéines de surface cellulaire ciblées pour l’isolement des APC comprennent PDGFRα, PDGFRβ, CD34 et SCA-1. Ces approches ont contribué à enrichir pour les APC ; Cependant, les populations cellulaires isolées sur la base de ces marqueurs sont assez hétérogènes. Des études très récentes de séquençage de l’ARN unicellulaire (scRNA-seq) ont mis en évidence l’hétérogénéité moléculaire et fonctionnelle des cellules stromales au sein de la fraction stromale-vasculaire (SVF) isolée du WAT^murin 14,15,16,17. À partir de nos propres analyses fonctionnelles et de scRNA-seq, nous avons identifié et caractérisé des sous-populations de cellules périvasculaires PDGFRβ+ immunomodulatrices et adipogéniques fonctionnellement distinctes dans le compartiment stromal du WAT intra-abdominal chez des souris adultes¹⁵. Les précurseurs fibro-inflammatoires, ou FIP, représentent une sous-population importante de cellules PDGFRβ+ et peuvent être isolés sur la base de l’expression de LY6C (cellules LY6C+ PDGFRβ+)¹⁵. Les FIP n’ont pas de capacité adipogénique, exercent une forte réponse pro-inflammatoire à divers stimuli, produisent du collagène et sécrètent des facteurs anti-adipogènes¹⁵. L’activité pro-inflammatoire et fibrogénique de ces cellules augmente en association avec l’obésité chez la souris, impliquant ces cellules en tant que régulateurs du remodelage de WAT. La sous-population LY6C- CD9- PDGFRβ+ représente les cellules précurseurs adipocytaires (CPA). Ces APC sont enrichis dans l’expression de Pparg et d’autres gènes pro-adipogènes, et se différencient facilement en adipocytes matures in vitro et in vivo¹⁵. Ici, nous fournissons un protocole détaillé pour l’isolement de ces populations cellulaires distinctes à partir de dépôts WAT intra-abdominaux de souris adultes à l’aide de FACS, et la séparation immunomagnétique des billes avec des anticorps biotinylés. Ce protocole peut être utilisé pour isoler des sous-populations de progéniteurs adipeux fonctionnellement distinctes à partir de plusieurs dépôts WAT intra-abdominaux de souris mâles et femelles adultes¹⁵. L’étude isolée de ces populations cellulaires fonctionnellement distinctes pourrait grandement contribuer à notre compréhension actuelle des mécanismes moléculaires qui régulent l’adipogenèse et le remodelage du tissu adipeux intra-abdominal dans la santé et la maladie.

Le protocole ci-dessous détaille l’isolement des progéniteurs adipeux à partir du WAT épididymaire murin ; cependant, la même procédure peut être utilisée pour isoler les cellules correspondantes des dépôts WAT mésentériques et rétropéritonéaux des souris mâles et femelles¹⁵. Un protocole détaillé sur la façon d’identifier et d’isoler ces dépôts chez la souris peut être trouvé dans Bagchi et ^al.18. Ce protocole a été optimisé pour l’utilisation de souris âgées de 6 à 8 semaines. La fréquence et la capacité de différenciation des CPA peuvent diminuer en association avec le vieillissement.