Alignement du collagène induit par les cellules dans une culture 3D in vitro lors de la production de matrice extracellulaire
Des chercheurs ont dévoilé de nouvelles informations sur l'organisation de la matrice extracellulaire osseuse grâce à l'étude d'un système de culture cellulaire 3D. Leurs travaux, utilisant l'imagerie de fluorescence en temps réel et la microscopie électronique volumique, éclairent la manière dont les cellules ostéogéniques déposent et orientent la matrice de collagène, qui est ensuite minéralisée. L'étude révèle que, durant le développement, les ostéoblastes organisent activement la matrice de collagène, formant des structures tubulaires entourées de collagène aligné. Cela suggère que, lors de leur migration au sein de la culture, les ostéoblastes jouent un rôle crucial dans l'organisation du collagène. Notamment, ce processus d'alignement du collagène se déroule indépendamment de l'activité des ostéoclastes. Ces résultats soulignent l'importance des interactions cellule-matrice aux premiers stades de la différenciation ostéogénique et approfondissent notre compréhension de l'organisation de la matrice durant le développement osseux.
Selon Judith Schaart " Dragonfly « a été très utile pour visualiser et analyser l’environnement tridimensionnel cellule-matrice dans les cultures de cellules productrices de collagène grâce à la segmentation automatisée des cellules et du collagène dans nos piles FIB/SEM. »
A) Les images FIB/SEM ont montré un alignement du collagène autour d'un espace acellulaire formé par une protrusion cellulaire. B) La reconstruction 3D a révélé que cet espace se présentait comme un tunnel, la densité du collagène diminuant graduellement à mesure que l'on s'éloigne du centre du tunnel.
Présentation vidéo
A) L'imagerie FIB/SEM a révélé des cavités acellulaires entourées de collagène dense et aligné, avec un gradient observé à mesure que l'on s'éloigne de la cellule. B) La reconstruction 3D montre du collagène segmenté (magenta) autour d'une cavité de forme cellulaire.
La reconstruction 3D de cellules segmentées à partir d'images AT-SEM 3D dans le noyau riche en fibrine de la culture révèle de multiples protrusions et connexions intercellulaires.
Lame représentative d'une analyse d'épaisseur volumique basée sur la couleur du collagène segmenté, montrant une protrusion cellulaire liée à un tunnel à l'intérieur d'un collagène plus dense et aligné.
Publication
Schaart, JM, Kea-te Lindert, M., Roverts, R., Nijhuis, WH, Sommerdijk, N. et Akiva, A. (2024). Alignement du collagène induit par les cellules dans une culture 3D in vitro lors de la production de matrice extracellulaire. Journal de biologie structurale, 216 , 107332. https://doi.org/10.1016/j.jsb.2024.108096
Centre de recherche
Département de biosciences médicales, Centre médical universitaire Radboud, Geert Grooteplein Zuid 28, 6525GA Nijmegen, Pays-Bas
Centre de microscopie électronique, Radboudumc Technology Center Microscopy, Radboud University Medical Center, Geert Grooteplein Noord 29, 6525EZ Nijmegen, Pays-Bas
Service de chirurgie orthopédique, Centre médical universitaire d'Utrecht, Hôpital pour enfants Wilhelmina, 3508GA Utrecht, Pays-Bas