Étude de la calcification de la valve aortique par isolement et culture de lymphocytes T à l’aide de cellules nourricières de Buffy Coat irradié
Summary
Dans cette étude, nous décrivons le processus d’isolement des lymphocytes T à partir d’échantillons frais de valves aortiques calcifiées et les étapes analytiques du clonage des lymphocytes T pour la caractérisation des sous-ensembles de leucocytes adaptatifs à l’aide de l’analyse par cytométrie en flux.
Abstract
La maladie valvulaire aortique calcifiante (MCDA), un processus pathologique actif allant d’un léger épaississement de la valve à une calcification sévère, est associée à une mortalité élevée, malgré de nouvelles options thérapeutiques telles que le remplacement valvulaire aortique transcathéter (RVAC).
Les voies complètes qui commencent par la calcification valvulaire et conduisent à une sténose aortique sévère ne restent que partiellement comprises. En fournissant une représentation proche des cellules valvulaires aortiques in vivo, le dosage des lymphocytes T à partir du tissu valvulaire sténotique pourrait être un moyen efficace de clarifier leur rôle dans le développement de la calcification. Après l’excision chirurgicale, l’échantillon de valve aortique fraîche est disséqué en petits morceaux et les lymphocytes T sont cultivés, clonés puis analysés à l’aide du tri cellulaire activé par fluorescence (FACS).
La procédure de coloration est simple et les tubes colorés peuvent également être fixés à l’aide de 0,5% de paraformaldéhyde et analysés jusqu’à 15 jours plus tard. Les résultats générés par le panneau de coloration peuvent être utilisés pour suivre les changements dans les concentrations de lymphocytes T au fil du temps par rapport à l’intervention et pourraient facilement être développés pour évaluer les états d’activation de sous-types de lymphocytes T spécifiques d’intérêt. Dans cette étude, nous montrons l’isolement des lymphocytes T, effectué sur des échantillons frais de valve aortique calcifiée et les étapes d’analyse des clones de lymphocytes T à l’aide de la cytométrie en flux pour mieux comprendre le rôle de l’immunité adaptative dans la physiopathologie de la MCDA.
Introduction
La maladie valvulaire aortique calcifique (MCDA) est l’un des troubles valvulaires cardiaques les plus courants, avec un impact important sur les soins de santé. La fréquence du remplacement valvulaire aortique au cours des dernières années a considérablement augmenté et devrait encore augmenter, en raison de la croissance de la population âgée1.
La physiopathologie sous-jacente de la MCDA n’est que partiellement connue et les stratégies thérapeutiques actuelles se limitent à des mesures conservatrices ou à un remplacement valvulaire aortique, que ce soit par des procédures chirurgicales ou percutanées. À ce jour, aucun traitement médical efficace ne peut entraver ou inverser la progression de la MCDA et une mortalité élevée est associée à l’apparition précoce des symptômes, à moins qu’un remplacement valvulaire aortique (AVR) ne soit effectué2. Chez les patients présentant une sténose aortique symptomatique sévère, la survie sans symptôme à 3 ans a été rapportée aussi faible que 20%3. Le remplacement valvulaire aortique transcathéter (RVAC) représente une nouvelle option, révolutionnant le traitement des patients à haut risque, en particulier chez les personnes âgées, et a considérablement réduit la mortalité, qui était intrinsèquement élevée dans cette population4,5,6. Malgré les résultats prometteurs du RVAC, d’autres recherches sont nécessaires pour comprendre la physiopathologie de la MCDA afin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques précoces7,8,9.
Auparavant considéré comme un processus passif et dégénératif, le CAVD est maintenant reconnu comme une maladie progressive active, caractérisée par un changement de phénotype ostéoblastique des cellules interstitielles de la valve aortique10. Cette maladie implique une minéralisation progressive, des changements fibrocalciques et une motilité réduite des folioles valvulaires aortiques (sclérose), ce qui obstrue finalement le flux sanguin conduisant à un rétrécissement (sténose) de l’ouverture de la valve aortique11.
L’inflammation est considérée comme un processus clé dans la physiopathologie de la MCDA, similaire au processus d’athérosclérose vasculaire. Les lésions endothéliales permettent le dépôt et l’accumulation d’espèces lipidiques, en particulier de lipoprotéines oxydées dans la valve aortique12. Ces lipoprotéines oxydées provoquent une réponse inflammatoire, car elles sont cytotoxiques, l’activité inflammatoire conduisant à la minéralisation. Le rôle de l’immunité innée et adaptative dans le développement de la MCDA et la progression de la maladie a récemment été souligné13. L’activation et l’expansion clonale de sous-ensembles spécifiques de lymphocytes T mémoire ont été documentées chez des patients atteints de MCDA et de feuillets valvulaires aortiques minéralisés, de sorte que les processus inflammatoires sont supposés être impliqués au moins dans le développement de la MCDA et probablement aussi dans la progression de la maladie14. En fait, bien que les cellules présentatrices d’antigènes et les macrophages soient présents à la fois dans la valve saine et malade, la présence de lymphocytes T indique une valve aortique âgée et malade. Cet infiltrat lymphocytaire ainsi qu’une augmentation de la néovascularisation et de la métaplasie sont des signes histologiques caractéristiques de CAVD15.
Nous émettons l’hypothèse de l’existence d’une interaction entre les cellules interstitielles de la valve aortique et l’activation du système immunitaire, ce qui déclenche potentiellement l’initiation d’un processus inflammatoire chronique dans la valve aortique. Le dosage des lymphocytes T à partir du tissu valvulaire aortique sténotique pourrait être un moyen efficace de clarifier leur rôle dans le développement de la calcification, car il peut fournir une représentation proche des cellules valvulaires aortiques in vivo. Dans les travaux actuels, en utilisant du tissu valvulaire aortique, nous isolons les lymphocytes T, les cultivons et les clonons, puis les caractérisons à l’aide du tri cellulaire activé par fluorescence (FACS). Des échantillons frais de valve aortique ont été excisés chez des patients atteints de MCDA qui ont reçu un remplacement valvulaire chirurgical pour une sténose aortique sévère. Après l’excision chirurgicale, l’échantillon de valve fraîche a été disséqué en petits morceaux et les cellules T ont été cultivées, clonées puis analysées à l’aide de la cytométrie en flux. La procédure de coloration est simple et les tubes colorés peuvent être fixés à l’aide de 0,5% de paraformaldéhyde et analysés jusqu’à 15 jours plus tard. Les données générées par le panneau de coloration peuvent être utilisées pour suivre les changements dans la distribution des lymphocytes T au fil du temps par rapport à l’intervention et pourraient facilement être développées pour évaluer les états d’activation de sous-ensembles spécifiques de lymphocytes T d’intérêt.
L’extraction de tissus calcifiés, l’isolement des leucocytes à partir de tissus calcifiés et en particulier l’utilisation de la cytométrie en flux sur ce type de tissu peuvent être difficiles, en raison de problèmes tels que l’autofluorescence. Il existe peu de publications contenant des protocoles à cette fin spécifique16,17,18. Nous présentons ici un protocole conçu spécifiquement pour l’isolement direct et la culture de lymphocytes T à partir d’échantillons de valves aortiques humaines. L’expansion clonale des lymphocytes est une caractéristique de l’immunité adaptative. L’étude de ce processus in vitro fournit des informations perspicaces sur le niveau d’hétérogénéité des lymphocytes19. Après une période d’incubation de trois semaines, les clones de lymphocytes T sont prêts à être explantés, car une quantité suffisante de lymphocytes T de chaque clone a été obtenue, afin de permettre l’étude phénotypique et fonctionnelle. Par la suite, le phénotype des clones T est étudié par cytofluorométrie.
Ce protocole immunologique est une adaptation d’une méthode précédemment développée par Amedei et al. pour l’isolement et la caractérisation des lymphocytes T à partir de tissus humains, spécialement conçue pour les tissus humains calcifiés, comme dans CAVD20,21,22. Le protocole ici pour l’isolement des PBMC (cellules mononucléaires du sang périphérique) à l’aide d’une couche bouffante irradiée décrit un moyen efficace d’obtenir des cellules nourricières (FC), spécifiquement ajustées pour la phase de clonage des lymphocytes T isolés des cellules interstitielles valvulaires. La couche nourricière est constituée de cellules arrêtées par la croissance, qui sont encore viables et bioactives. Le rôle des cellules nourricières est important pour soutenir la survie in vitro et la croissance des lymphocytes T isolés des cellules interstitielles valvulaires23. Afin d’éviter la prolifération des cellules nourricières en culture, ces cellules doivent subir un arrêt de croissance. Cela peut être réalisé de deux manières: par des méthodes physiques telles que l’irradiation, ou par un traitement avec des produits chimiques cytotoxiques, tels que la mitomycine C (MMC), un antibiotique antitumoral qui peut être appliqué directement à la surface de la culture24. Ici, nous montrons l’arrêt de la croissance des cellules nourricières réalisé par irradiation cellulaire.
Cette méthode présente un moyen efficace et rentable d’isoler et de caractériser les lymphocytes T du tissu valvulaire aortique, contribuant ainsi à élargir le spectre des méthodes immunologiques pour explorer la physiopathologie de la MCDA.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nous présentons ici une méthode pour caractériser des sous-populations de lymphocytes T isolées à partir d’échantillons de valves aortiques sténotiques, en utilisant la cytométrie en flux. Cette méthode nécessite l’utilisation d’une couche bouffante irradiée pour isoler les PBMC. La fréquence de rayonnement à laquelle les sacs à manteau bouffant doivent être soumis est de 9000 Rad/90 Gray (Gy) et représente une étape cruciale pour arrêter la prolifération des cellules nourricières. Le rôle des …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Tous les sacs à manteaux bouffants utilisés pour ce protocole ont été irradiés grâce à la disponibilité du Dr Peter Rosenthal, du Dr Dirk Böhmer et de toute l’équipe du département de radiologie de la Charité Benjamin Franklin. Boursière /Mary Roxana Christopher, ce travail est soutenu par une bourse de la Société allemande de cardiologie (DGK).
Materials
| 50 mL plastic syringes | Fisherbrand | 9000701 | |
| 96- well U- bottom Multiwell plates | Greiner Bio-One | 10638441 | |
| Bag Spike (needle free) | Sigma | P6148 | Dilute to 4% with PBS |
| CD14 Brilliant violet 421 | Biolegend | 560349 | |
| CD25 PE | Biolegend | 302621 | |
| CD3 PE/Cy7 | Biolegend | 300316 | |
| CD4 Alexa Fluor 488 | Biolegend | 317419 | |
| CD45 Brilliant violet 711 | Biolegend | 304137 | |
| CD8 Brilliant violet 510 | Biolegend | 301047 | |
| Eppendorf tube 1.5 mL | Eppendorf | 13094697 | |
| Eppendorf tube 0.5 mL | Thermo Scientific | AB0533 | |
| Falcon 15 mL conical centrifuge tube | Falcon | 10136120 | |
| Falcon 50 mL conical centrifuge tubes | Falcon | 10788561 | |
| Falcon Round-Bottom Polystyrene Tubes | BD | 2300E | |
| Fast read 102 plastic counting chamber | KOVA INTERNATIONAL | 630-1893 | |
| Filters for culture medium 250 mL | NalgeneThermo Fisher Scientific | 168-0045 | |
| Filters for culture medium 500 mL | NalgeneThermo Fisher Scientific | 166-0045 | |
| HB 101 Lyophilized Supplement | Irvine Scientific | T151 | |
| HB Basal Medium | Irvine Scientific | T000 | |
| Heat-Inactivated FBS (Fetal Bovine Serum) | Euroclone | ECS0180L | |
| HS (Human serum) | Sigma Aldrich | H3667 | |
| Human IL-2 IS | Miltenyi Biotec | 130-097-744 | |
| L-Glutamine | Gibco | 11140050 | |
| Lymphoprep | Falcon | 352057 | |
| Non-essential amino acids solution | Sigma | 11082132001 | |
| Paraformaldehyde | Thermo Fisher Scientific | 10538931 | |
| PBS (Phosphate-buffered saline) | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | |
| Penicillin/Streptomycin | Gibco | 15070063 | 10000 U/mL |
| PHA (phytohemagglutinin) | Stem Cell Technologies | 7811 | |
| Plastic Petri dishes | Thermo Scientific | R80115TS | 10 0mm x 15 mm |
| RPMI 1640 Media | HyClone | 15-040-CV | |
| Sodium pyruvate | Gibco by Life technologies | 11360070 | |
| Syringe Filters 0,45µl | Rotilabo-Spritzenfilter | P667.1 | |
| T-25 Cell culture flasks | InvitrogenThermo Fisher Scientific | AM9625 | |
| T-75 Cell culture flask | Thermo Fisher Scientific | 10232771 | |
| β- Mercaptoethanol | Gibco | A2916801 |
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