Mural-VISTA: A tool for mural cell-vessel interaction assessment and multiscale single-cell topo-morphological analysis

À l'intérieur des parois de nos vaisseaux sanguins, un partenariat discret mais vital se joue entre le vaisseau lui-même et les cellules qui l'enveloppent. Ces cellules enveloppantes, appelées cellules murales, comprennent les péricytes et les cellules musculaires lisses vasculaires. Elles ne sont pas de simples revêtements passifs ; elles façonnent et stabilisent activement les minuscules tubes qui transportent le sang à travers tout le corps. Pour comprendre comment ces cellules fonctionnent, les scientifiques doivent observer leur forme tridimensionnelle. Pendant des années, les chercheurs se sont appuyés sur des images bidimensionnelles plates pour étudier ces cellules, une méthode qui aplatit les branches complexes et sinueuses des cellules en un seul plan. Cette approche cache souvent la véritable nature de la cellule, provoquant le chevauchement de différentes parties et obscurcissant précisément la manière dont la cellule touche et interagit avec le vaisseau qu'elle entoure. Sans une vue claire de la structure tridimensionnelle complète, il est difficile de mesurer comment ces cellules changent lorsque leur chimie interne varie.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont développé un nouvel outil numérique appelé Mural-VISTA. Il s'agit d'un programme informatique spécialisé conçu pour prendre des modèles tridimensionnels complexes de cellules et de vaisseaux et les mesurer avec une grande précision. Au lieu de regarder une image plate, l'outil travaille avec un maillage de surface reconstruit, qui est essentiellement une peau numérique construite sur la forme de la cellule. Le logiciel permet à un scientifique de tracer de manière interactive le centre du vaisseau, puis de séparer soigneusement les différentes parties de la cellule, en distinguant le corps principal des longues branches fines qui s'étendent. Une fois les parties séparées, le programme calcule trente-six mesures différentes. Ces métriques décrivent la forme de la cellule à trois échelles différentes : les segments minuscules d'une branche, la branche entière et la cellule entière comme une unité unique. En utilisant ces mesures, les chercheurs peuvent quantifier exactement comment la cellule est construite et comment elle se positionne par rapport à la paroi du vaisseau.

L'équipe a utilisé ce nouvel outil pour étudier ce qui se passe lorsque l'activité d'une protéine spécifique à l'intérieur de la cellule, appelée RhoA, est modifiée. RhoA est une molécule qui aide à contrôler le squelette interne de la cellule, lequel détermine sa forme et sa rigidité. Les chercheurs ont testé deux scénarios : un cas où la protéine était verrouillée dans un état d'activité permanente, et un autre où son activité était considérablement réduite. Lorsque la protéine était forcée de rester active, l'outil a révélé que les cellules devenaient plus simples dans leur structure. Les branches devenaient moins nombreuses et plus droites, s'alignant plus étroitement avec le vaisseau. Ce changement se produisait dans les deux types de cellules murales. Cependant, l'outil a également détecté une différence entre les deux types de cellules. Alors que la protéine active rendait la cellule entière et ses branches plus solides et compactes dans les cellules musculaires lisses vasculaires, ce changement spécifique ne s'est pas produit dans les péricytes.

Lorsque les chercheurs ont réduit l'activité de la protéine, les résultats étaient différents à nouveau et dépendaient du type de cellule. Dans les péricytes, les branches sont devenues plus nombreuses et moins solides, s'étendant davantage que d'habitude. En revanche, les cellules musculaires lisses vasculaires n'ont pas montré cette même augmentation du nombre de branches ou cette diminution de la solidité. Cela suggère que les deux types de cellules murales réagissent différemment lorsque le même signal interne est diminué. L'étude confirme que la forme de ces cellules n'est pas aléatoire mais est étroitement liée à leurs signaux chimiques internes et à leur relation physique avec le vaisseau. En offrant un moyen de mesurer ces formes complexes en trois dimensions, Mural-VISTA offre une fenêtre plus claire sur la manière dont ces cellules essentielles maintiennent la santé de nos vaisseaux sanguins.