Cellule d'immunofluorescence utilisant IBA1 et TMEM119 pour la densité microgliale, la morphologie et l'analyse périphérique d'infiltration de cellules myéloïdes dans le cerveau de souris

Qu’elle soit grave ou chronique, la neuroinflammation est fortement influencée par les microglies, les macrophages résidents du cerveau. La visualisation des microglies par immunostaining est précieuse pour l’étude de la neuroinflammation avec l’utilisation de la microscopie légère, une technique très accessible. Dans des conditions homéostatiques, les microglies sont généralement distribuées dans un modèle non superposé, ressemblant à une mosaïque. Ils présentent de petits somas qui prolongent les processus ramifiés¹, qui parfois se contactent^{les uns les}autres 2 . Les processus ramifiés microglial s’enduisent dynamiquement sur le parenchyme cérébral, interagissant avec les neurones, les autres cellules gliales et les vaisseaux sanguins dans des conditions physiologiques normales³. Les microglies sont équipées d’un arsenal de récepteurs qui leur permettent d’effectuer des tâches immunologiques et de répondre aux changements dans le milieu cérébral, à la mort cellulaire ou aux lésions tissulaires. En outre, ils exercent des fonctions physiologiques clés, notamment dans la formation synaptique, l’entretien et l’élimination^4,5.

Parmi les marqueurs disponibles utilisés pour étudier les microglies, la molécule ionisée d’adaptateur de liaison de calcium 1 (IBA1) est l’un des plus largement utilisés. IBA1 est une protéine de liaison de calcium qui fournit la visualisation exceptionnelle de la morphologie microgliale, y compris les processus distal fins, comme confirmé par la microscopie électronique⁶. Cet outil a joué un rôle déterminant dans la caractérisation de la transformation microgliale, anciennement appelée « activation », dans un vaste éventail de modèles de maladies animales^7,8,9. En présence de neuroinflammation, la réponse microgliale comprend : la microgliose qui est définie comme une augmentation de la densité cellulaire, les changements de distribution qui se traduisent parfois par le regroupement, l’élargissement du corps cellulaire, ainsi que l’épaississement et raccourcissement des processus associés à des formes plus améboïdes^10,11,12,13.

L’immunostaining est limité par la disponibilité d’anticorps dirigés contre des marqueurs spécifiques. Surtout, IBA1 est exprimé par des microglies mais aussi par des macrophages périphériques qui s’infiltrent dans le cerveau¹⁴. Tandis que l’observation des cellules IBA1-positives à l’intérieur du cerveau est devenue un marqueur des microglies dans ce domaine de recherche, l’infiltration périphérique de macrophage a été rapportée dans diverses conditions, même marginalement dans le cerveau sain^{15,16 ,17,18}. Par conséquent, l’utilisation d’IBA1 seule ne permet pas la visualisation sélective des microglies. En outre, les macrophages adoptent des caractéristiques moléculaires et morphologiques des microglies résidentes une fois qu’ils ont infiltré le cerveau, empêchant ainsi la différenciation¹⁹. Cela représente un défi lors de l’étude de la fonction des microglies et de l’infiltration de macrophages.

Bien que les microglies et les macrophages périphériques aient des origines distinctes (p. ex., du sac de jaune embryonnaire et de la moelle osseuse, respectivement^20,21), il y a un nombre croissant de résultats indiquant que les deux populations cellulaires exercent différents rôles dans le cerveau¹⁹. Il est donc crucial d’utiliser des méthodes qui font la distinction entre ces deux populations sans manipulations invasives (c.-à-d. chimères de moelle osseuse ou parabiose) qui peuvent moduler leur densité, leur distribution, leur morphologie et leur fonction. TMEM119 a émergé comme un marqueur microglies-spécifiques à travers la santé et les conditions de la maladie²². Lorsqu’il est combiné avec IBA1, ce marqueur devient utile pour différencier ces cellules de l’infiltration macrophages, qui sont TMEM119-négatif et IBA1-positif. Bien qu’il soit réglementé par le développement, TMEM119 est exprimé dès les jours postnatals 3 (P3) et 6 (P6), augmentant régulièrement jusqu’à atteindre les niveaux adultes entre P10 et P14²². IBA1 est exprimé dès le jour embryonnaire 10.5 (E10.5)²³. Le protocole de double étiquetage proposé est donc utile pour étudier ces deux populations tout au long de la vie postnatale.

Ce protocole fournit une procédure d’immunostaining étape par étape qui permet la discrimination entre les microglies et les macrophages périphériques. Il explique également comment effectuer une analyse quantitative de la densité, de la distribution et de la morphologie des microglies, ainsi que l’analyse de l’infiltration périphérique de macrophage. Tandis que l’étude des microglies et des macrophages périphériques est utile en soi, ce protocole permet en outre la localisation des foyers neuroinflammatoires ; ainsi, il sert également de plate-forme pour identifier des régions spécifiques à étudier, avec l’utilisation de techniques complémentaires (encore plus longues et consommatrices de ressources).