Mesure des complexes de transfert d’électrons mitochondriaux dans le tissu cardiaque précédemment congelé de la progéniture de la truie: un modèle pour évaluer les changements bioénergétiques mitochondriaux induits par l’exercice

L’objectif de ce protocole était de fournir des étapes détaillées pour obtenir une préparation enrichie en mitochondries à partir de tissus cardiaques précédemment congelés avec une nouvelle technologie de perturbation mécanique à faible énergie des tissus qui améliore la lyse tissulaire et l’extraction des mitochondries. Avec cette méthode, une efficacité d’extraction améliorée sans générer de contrainte de cisaillement élevée ou de température élevée et un temps d’homogénéisation court (10-12 s) deviennent ^{réalisables1}.

Obtenir des mitochondries à partir de tissus congelés archivés est un atout précieux pour effectuer des études ^{fonctionnelles2} et ^{biochimiques3} autrement difficilement reproductibles dans les conditions expérimentales exactes. Un homogénéisateur classique en verre de pilon Potter-Elvehjem ou homogénéisateur Dounce a été utilisé et est toujours utilisé dans les laboratoires de recherche pour homogénéiser les tissus mous tels que le foie, les reins et le cerveau. Cependant, l’homogénéisation des tissus durs tels que les muscles et le cœur nécessite plus de temps d’homogénéisation, un traitement enzymatique, une homogénéisation à grande vitesse et une expérience utilisateur étendue. Ceci est désavantageux pour l’extraction d’organites intacts tels que les mitochondries des tissus durs tels que les muscles et le cœur. La méthode décrite dans ce protocole est utilisée pour obtenir une préparation enrichie en mitochondries à haut rendement pour analyser les complexes protéiques de la chaîne de transport d’électrons mitochondriaux (ETC) et leur formation supercomplexe dans les tissus cardiaques prélevés sur une progéniture née à une truie exercée et sédentaire, congelée dans de l’azote liquide et stockée à -80 ° C pour une utilisation future. Cette méthode permet à l’utilisateur d’isoler la préparation enrichie en mitochondries à partir de tissus archivés précédemment congelés.

L’exposition externe aux nanomatériaux aux rongeurs gravides peut affecter négativement la fonction cardiaque, la respiration mitochondriale et la bioénergétique sur la progéniture pendant la ^gestation4. Néanmoins, les changements positifs induits par l’exercice aérobie dans la bioénergétique des myocytes fœtaux pendant la grossesse n’ont pas encore été documentés. Cependant, de nouvelles études fournissent des preuves que l’exercice aérobique maternel pendant la grossesse a une influence positive sur la fonction cardiaque fœtale5. Afin de fournir des preuves supplémentaires, une analyse des effets longitudinaux de l’exercice maternel sur les complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale cardiaque de la progéniture (c.-à-d. du complexe I au complexe V) pendant la grossesse a été effectuée.

Cette étude a une pertinence significative pour la santé puisque les résultats peuvent suggérer que l’exercice maternel améliore l’efficacité de la production d’énergie dans les mitochondries cardiaques de la progéniture. Dans cette étude, les truies (femelles porcines) ont été utilisées comme modèle animal pour deux raisons : (i) la physiologie cardiaque est similaire à celle de ^l’homme6, et (ii) la récolte de tissus cardiaques sur la progéniture à différents moments est réalisable sous une approbation institutionnelle de l’IACUC. L’étude proposée vise à répondre à de nombreuses questions fondamentales liant l’exercice maternel et ses effets positifs potentiels sur la composition cellulaire et biochimique du tissu cardiaque de la progéniture. Cette approche nécessite des techniques d’isolement des mitochondries douces mais efficaces à partir de tissus cardiaques précédemment congelés obtenus à partir d’études longitudinales longues et coûteuses qui ont abordé les problèmes des changements bioénergétiques dans les myocytes cardiaques fœtaux pendant la grossesse. La méthode décrite dans cette étude permet d’utiliser de grandes quantités de tissus archivés précédemment congelés pour une préparation enrichie en mitochondries pour des études analytiques et fonctionnelles. L’étude aidera également à combler le manque de connaissances dans ce domaine en fournissant des données préliminaires, ce qui pourrait conduire à de futures études déterminant les effets de l’exercice maternel sur la santé cardiaque in utero et au-delà.