Visualiser les caractéristiques morphologiques de la jonction neuromusculaire dans le muscle gastrocnémien médian du rat

En tant que trois composants structurels essentiels de la jonction neuromusculaire (NMJ)^1,2,3,4, les aspects morphologiques des terminaisons axonales motrices pré-synaptiques, la membrane post-synaptique contenant des récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine (AchR) et les cellules de Schwann péri-synaptiques (PSC) ont été largement étudiés. Des coupes minces et des échantillons entiers des muscles squelettiques ont été examinés avec différentes techniques histologiques, telles que la microscopie électronique ^5,6, la microscopie confocale ^7,8 et la microscopie à feuille de lumière ^9,10. Bien que les caractéristiques morphologiques de nmJ aient été démontrées par ces techniques sous différents aspects, à titre de comparaison, la microscopie confocale reste un choix idéal pour l’imagerie de la morphologie détaillée de NMJ.

Récemment, de nombreuses nouvelles technologies ont été développées pour montrer les composants structurels de NMJ. Par exemple, des souris fluorescentes transgéniques thy1-YFP ont été directement utilisées pour observer les axones moteurs et les plaques d’extrémité motrices in vivo et in vitro^10,11. De plus, l’injection intraveineuse de α-BTX fluorescent a été appliquée pour révéler la distribution spatiale des plaques d’extrémité du moteur dans les muscles squelettiques à monture entière de souris fluorescentes de type sauvage et transgéniques, en utilisant un traitement de nettoyage optique tissulaire pour l’examen par microscopie à feuille de lumière ^9,12. Cependant, outre les éléments pré- et post-synaptiques qui peuvent être vus par ces méthodes avancées, les PSC ne peuvent pas être démontrés en même temps.

L’accumulation de preuves indique que les CSP, en tant que cellules gliales périphériques, sont étroitement associées aux terminaux pré-synaptiques contribuant au développement et à la stabilité de la NMJ, à la modulation de l’activité synaptique de la NMJ dans l’état physiologique et à la régénération de la NMJ après une lésion nerveuse 13,14,15 . Compte tenu de l’architecture cellulaire de NMJ, ce protocole est un candidat approprié pour étiqueter simultanément les PSC, les éléments pré- et post-synaptiques, et est potentiellement utilisé pour évaluer l’intégrité et la plasticité du NMJ dans des conditions normales et pathologiques_. Par exemple, comparez l’intensité de la NMJ, la morphologie et le volume des plaques d’extrémité motrices post-synaptiques, l’innervation et la dénervation de la NMJ, et le nombre de PSC dans les muscles d’état physiologique et pathologique.

Le muscle gastrocnémien est le plus grand muscle formant le renflement dans le mollet, qui est facilement disséqué en enlevant la peau et le muscle biceps fémoris du membre. Le muscle est souvent choisi pour évaluer l’atrophie musculaire, la dégénérescence neuromusculaire, la performance musculaire et la force unitaire motrice ex vivo ou in vivo 16,17,18. Cependant, la technique est également appropriée pour révéler les caractéristiques morphologiques de NMJ de divers muscles squelettiques. Dans le même temps, les sections musculaires épaisses peuvent révéler une morphologie et une quantité plus complètes de NMJ par rapport aux sections minces ^7,8 et aux fibres musculaires taquinées¹⁹.

Conformément à ces études, le muscle gastrocnémien médian du rat a été sélectionné comme tissu cible dans cette étude et a été tranché à une épaisseur de 80 μm pour une coloration fluorescente multiple avec divers types de biomarqueurs en fonction des composants structurels de NMJ. Ici, le neurofilament 200 (NF200)^20,21, le transporteur vésiculeux de l’acétylcholine (VAChT)²², l’alpha-bungarotoxine (α-BTX)^23,24 et le S100 ^25,26 ont été utilisés pour marquer les fibres nerveuses, les terminaux pré-synaptiques, les AchR post-synaptiques et les PSC respectivement. En outre, le fond du tissu musculaire et des noyaux cellulaires a été contre-coloré avec de la phalloïdine et du DAPI.

Dans cette étude, nous prévoyons de développer un protocole affiné pour colorer simultanément l’architecture cellulaire de NMJ avec leurs biomarqueurs correspondants sur des échantillons fixes plus épais, ce qui est plus pratique pour une utilisation en microscopie confocale et aide à obtenir beaucoup plus d’informations sur la structure détaillée des PSC, les éléments pré- et post-synaptiques, ainsi que leur corrélation spatiale les uns avec les autres. Du point de vue de la méthodologie, ce protocole peut bénéficier d’évaluer les caractéristiques morphologiques de nmJ dans des conditions normales et pathologiques.