Dissection des fibres musculaires squelettiques simples pour les analyses immunofluorescentes et morphométriques des jonctions neuromusculaires de mont entier

La jonction neuromusculaire du mammifère (NMJ) est une grande synapse cholinergique tripartite composée de la terminaison nerveuse du motoneurone, de la membrane postsynaptique sur la fibre musculaire squelettique et des cellules terminales de Schwann^1,2,3. Cette synapse présente une plasticité morphologique etfonctionnelle élevée^4,5,6,7,8,même à l’âge adulte lorsque les NMJ peuvent subir des modifications structurelles dynamiques. Par exemple, certains chercheurs ont montré que les terminaisons nerveuses motrices changent continuellement de forme à l’échelle micrométrique⁹. Il a également été rapporté que la morphologie du NMJ répond aux exigences fonctionnelles, à l’utilisation altérée, au vieillissement, à l’exercice ou aux variations de l’activité locomoteur^{4,10,11,12,13,14,15.} Ainsi, l’entraînement et le manque d’utilisation représentent un stimulus essentiel pour modifier certaines caractéristiques du NMJ, telles que sa taille, sa longueur, la dispersion des vésicules synaptiques et des récepteurs, ainsi que la branche terminale nerveuse^{14,16,17,18,19,20.}

En outre, il a été démontré que tout changement structurel ou dégénérescence de cette jonction vitale pourrait entraîner la mort cellulaire des motoneurones et l’atrophie musculaire^21. On le pense également que la communication changée entre les nerfs et les muscles pourrait être responsable des changements physiologiques relatifs à l’âge nmj et probablement de sa destruction dans des états pathologiques. Le démantèlement de la jonction neuromusculaire joue un rôle crucial dans l’apparition de la sclérose latérale amyotrophique (SLA), une maladie neurodégénérative qui constitue l’un des meilleurs exemples d’interaction muscle-nerf altérée³. Malgré les nombreuses études menées sur le dysfonctionnement des motoneurones, on débat encore si la détérioration observée dans la SLA se produit en raison des dommages directs dans le motoneurone puis s’étend aux projections cortico-spinales²²; ou si elle doit être considérée comme une axonopathie distale où la dégénérescence commence dans les terminaisons nerveuses et progresse vers les somas des motoneurones^23,24. Compte tenu de la complexité de la pathologie de la SLA, il est logique de considérer qu’un mélange de processus indépendants se produit. Comme NMJ est l’acteur central de l’interaction physiopathologique entre le muscle et le nerf, sa déstabilisation représente un point pivot dans l’origine de la maladie qui est pertinent à analyser.

Le système neuromusculaire du mammifère est fonctionnellement organisé en unités motrices discrètes, composées d’un motoneurone et des fibres musculaires qui sont exclusivement innervées par sa borne nerveuse. Chaque unité motrice possède des fibres ayant des propriétés structurelles et fonctionnelles similaires ou identiques²⁵. Le recrutement sélectif des motoneurones permet d’optimiser la réponse musculaire aux exigences fonctionnelles. Maintenant, il est clair que les muscles squelettiques des mammifères sont composés de quatre types de fibres différents. Certains muscles sont nommés en fonction des caractéristiques de leur type de fibre le plus abondant. Par exemple, le soleus (un muscle postérieur du membre postérieur impliqué dans le maintien de la posture du corps) porte une majorité d’unités à contraction lente (type 1) et est reconnu comme un muscle lent. Au lieu de cela, extenseur digitorum longus (EDL) est essentiellement composé d’unités avec des propriétés de contraction rapide similaires (fibres de type 2) et est connu comme un muscle rapide spécialisé pour les mouvements phasiques nécessaires à la locomotion. En d’autres termes, bien que les muscles adultes soient plastiques dans la nature en raison des influences hormonales et neurales, sa composition en fibres détermine la capacité d’effectuer différentes activités, comme on le voit dans le soleus qui connaît une activité continue de faible intensité et l’EDL qui présente une contraction unique plus rapide. D’autres caractéristiques qui sont variables parmi les différents types de fibres musculaires sont liées à leur structure (contenu mitochondrial, extension du réticulum sarcoplasmique, épaisseur de la ligne Z), teneur en atpase de myosine, et la composition de la chaîne lourde de myosine^26,27,28,29.

Pour les NMJ de rongeurs, il existe des différences significatives entre les muscles^28,29. Les analyses morphométriques réalisées dans le soleus et l’EDL chez le rat ont indiqué une corrélation positive entre le secteur synaptique et le diamètre de fibre (c.-à-d., le secteur synaptique dans les fibres lentes de soleus est plus grand que dans les fibres rapides EDL) mais le rapport entre le secteur NMJ et la taille de fibre est semblable dans les deux muscles^30,31. En outre, en ce qui concerne les bornes nerveuses, les zones absolues de la plaque d’extrémité dans les fibres de type 1 étaient plus faibles que dans les fibres de type 2, tandis que la normalisation par diamètre de la fibre a fait des zones de bornes nerveuses dans les fibres de type 1 les plus grandes^32.

Cependant, très peu d’études se concentrent sur l’analyse morphométrique pour montrer la preuve de changements dans certaines des composantes NMJ^33,34. Ainsi, en raison de la pertinence du NMJ dans la fonction de l’organisme, dont la morphologie et la physiologie sont altérées dans diverses pathologies, il est important d’optimiser les protocoles de dissection de différents types de muscles avec une qualité suffisante pour permettre la visualisation de l’ensemble de la structure NMJ. Il est également nécessaire d’évaluer l’apparition de changements pré ou postsynaptiques dans différentes situations ou conditions expérimentales telles que le vieillissement ou l’exercice^35,36,37,38. En outre, il peut être utile de mettre en évidence des altérations plus subtiles des composants nmj tels que la phosphorylation altérée de neurofilament dans les terminaisons nerveuses terminales comme indiqué dans la SLA^39.