Développement des modèles de culture cellulaire de muscle en 3D : de nouvelles opportunités pour les productions animales - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue INRAE Productions Animales Année : 2023

3D in vitro models of skeletal muscle: innovative approaches for animal science

Développement des modèles de culture cellulaire de muscle en 3D : de nouvelles opportunités pour les productions animales

Résumé

Skeletal muscle is organized into bundles of muscle fibers of different sizes and penetrated by vascular and nervous networks. Satellite cells are stem cells located along muscle fibers and are the basis of myogenic progenitors (myoblasts). Satellite cells can be easily extracted from muscle and cultured. Typical two-dimensional (2D) culture models of skeletal muscle-derived cells cannot fully recapitulate the organization and function of living muscle tissues, restricting their usefulness in in-depth physiological studies. The development of functional 3D culture models offer a major opportunity to mimic the living tissues and to model muscle diseases. In this respect, this new type of in vitro model significantly increases our understanding of the involvement of the different cell types present in the formation of skeletal muscle and their interactions, as well as the modalities of response of a pathological muscle to new therapies. This second point could lead to the identification of effective treatments. Here, we report the significant progress that has been made in recent years to engineer muscle tissue-like structures, providing useful tools to investigate the behavior of resident cells. Specifically, we were interested in the development of myopshere- and myobundle-based systems as well as bioprinting constructs. The electrical/mechanical stimulation protocols and the co-culture systems developed to improve tissue maturation processes and functionalities are presented. The formation of these biomimetic engineered muscle tissues represents a new platform for the study of skeletal muscle function and spatial organization in a large number of physiological and pathological contexts.
Le muscle squelettique est organisé en faisceau de fibres musculaires de différentes tailles et parcouru par des réseaux vasculaires et nerveux. Les cellules satellites sont des cellules souches logées le long des fibres musculaires et sont à la base des progéniteurs myogéniques (myoblastes). Les cellules satellites peuvent être aisément extraites du muscle et cultivées. Les modèles typiques de culture en deux dimensions (2D) de cellules dérivées du muscle squelettique ne peuvent pas recréer complètement l’organisation et la fonction des tissus musculaires vivants, ce qui limite leurs utilités dans les études physiologiques approfondies. Le développement de modèles de culture 3D fonctionnels offre une opportunité unique pour mimer les tissus vivants et modéliser les maladies musculaires. À cet égard, ce nouveau type de modèles in vitro augmente significativement notre compréhension de l’implication des différentes populations cellulaires dans la formation du muscle squelettique et de leurs interactions, ainsi que les modalités de réponse d’un muscle pathologique à de nouvelles thérapies. Ce deuxième point pourrait conduire à l’identification de traitements efficaces. Dans cette synthèse, nous traitons des progrès significatifs qui ont été réalisés ces dernières années pour concevoir des structures ressemblant à des tissus musculaires, fournissant des outils utiles pour étudier le comportement des cellules souches résidentes. Nous nous intéressons plus particulièrement au développement de systèmes basés sur des « myosphères » et des faisceaux de fibres ou « myobundles » ainsi que sur les systèmes de bio-impression. Les protocoles de stimulation électrique/mécanique et les systèmes de co-culture développés pour améliorer le processus et les fonctionnalités de maturation des tissus seront également présentés. La formation de tissus musculaires biomimétiques représente une nouvelle tech-ologie pour étudier la fonction et l’organisation spatiale des muscles squelettiques dans un grand nombre de contextes physiologiques, pathologiques et agronomiques.
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hal-03960291 , version 1 (27-01-2023)

Licence

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Citer

Frederic Dessauge, Cindy Schleder, Marie-Hélène Perruchot, Karl Rouger. Développement des modèles de culture cellulaire de muscle en 3D : de nouvelles opportunités pour les productions animales. INRAE Productions Animales, 2023, 36 (2), pp.7626. ⟨10.20870/productions-animales.2023.36.2.7626⟩. ⟨hal-03960291⟩
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