Ici, nous détaillons comment synchroniser Drosophila à un jour circadien. Il s’agit de la première étape, et la plus importante nécessaire pour étudier les rythmes biologiques et la chronobiologie.
Presque universels parmi les organismes, les rythmes circadiens coordonnent l’activité biologique à l’orbite terrestre autour du soleil. Pour identifier les facteurs qui créent ce rythme et pour comprendre les extrants qui en résultent, il faut entraîner des organismes modèles vers des délais circadiens définis. Ici, nous détaillons une procédure pour entraîner de nombreux Drosophila à un rythme circadien défini. En outre, nous détaillons les étapes post-entraînement pour préparer des échantillons pour l’immunofluorescence, l’acide nucléique, ou l’analyse basée sur l’extraction de protéines.
Presque tous les organismes sur Terre, du plus grand à unicellulaire, ont une horloge biologique interne avec un cycle d’environ un jour. C’est ce qu’on appelle le rythme circadien (inventé en 1953 par Franz Halberg à partir des termes latins circa = environ / approximativement et « i » = jour)1. Bien que les composants de l’horloge centrale soient connus et que leurs mécanismes rudimentaires de fonction soient conceptualisés, il y a encore beaucoup à comprendre sur la façon dont les rythmes biologiques sont maintenus dans tout le corps. Fait important, la mauvaise régulation des rythmes biologiques est associée à de mauvais résultats pour la santé, y compris une mauvaise formation de la mémoire, troubles du sommeil, trouble affectif saisonnier, dépression, trouble bipolaire, diabète, obésité, neurodégénérescence, et le cancer2,3,4,5.
Drosophila est un modèle bien établi pour l’étude de la biologie circadienne. Génétiquement et biochimiquement maniable, un grand nombre sont facilement entraînés (comme on le verra). En fait, les sept publications citées comme des publications clés de soutien dans l’attribution du prix Nobel pour la découverte de rythmes circadiens ont tiré parti de ces forces du modèle Drosophila6,7,8,9,10,11,12.
En outre, nous montrons des stratégies efficaces pour la collecte des mouches entraînées aux fins de l’immunofluorescence, de l’acide nucléique ou de l’analyse basée sur l’extraction de protéines. À l’aide de ces stratégies, on peut traiter et stocker de plus grandes quantités d’échantillons pour analyse à l’avenir. Ces méthodes sont très avantageuses en ce qu’elles sont reproductibles et peuvent produire des centaines de mouches entraînées qui peuvent faire partie d’un grand pool de données.
Les chercheurs utilisent ce protocole d’entraînement avec succès et cohérence. Cette procédure permet la fixation d’une grande réserve d’échantillonnage qui peut être stockée pour une analyse future. En outre, cette stratégie préserve les modèles neurologiques induits par l’entraînement pour l’examen futur.
Fixation pour le stockage est un élément majeur du processus d’entraînement car il aide à stabiliser les tissus cérébraux et il permet plus de temps pour analyser chaque cerveau à partir de la piscine de données réduisant ainsi les déchets des cerveaux qui perdent la viabilité en raison de l’âgede 21. L’objectif principal est d’entraîner le plus grand nombre possible de mouches circadiennes afin qu’il y ait un inventaire continu disponible pour les dissections de la tête et, en fin de compte, l’immunofluorescence ou l’extraction de protéines afin d’observer les résultats et de déterminer si les résultats sont de grande confiance. Pour s’assurer que l’entraînement circadien est préservé par fixation, il est essentiel que toute source de pollution lumineuse soit éliminée. Le processus de fixation permet de stocker Drosophila tout en maintenant son « horodatage » neurologique afin qu’ils puissent être disséqués plus tard et analysés sans différences notables pour les mouches qui sont disséquées et ont subi l’immunofluorescence immédiatement après l’entraînement. Aux fins de la fixation avant l’immunofluorescence, le laboratoire a déterminé avec une consistance que les mouches sont viables au moins jusqu’à 1 mois. Les fixations pour l’extraction de protéines de tache occidentale rendent le cerveau viable indéfiniment lorsqu’ils sont stockés à -80 °C.
Une autre étape critique du protocole est le sexing des mouches. Il est important que cette étape soit faite avec précision car avoir les deux sexes dans le même flacon avant la fixation peut conduire à l’accouplement, ce qui donnera de nouvelles mouches qui sont de plus jeune âge et l’analyse des protéines corrompues si les mâles sont accidentellement examinés au lieu de femelles ou vice versa. En outre, lors du sexing, il est important d’enlever les spécimens de larves qui sont parfois attachés aux femelles. Cela empêche le développement de nouvelles descendants à l’intérieur du flacon féminin qui pourrait potentiellement corrompre les résultats.
La prochaine étape pour le protocole d’entraînement peut être avec les éléments liés à l’analyse des données. L’objectif du protocole est la localisation des protéines, mais s’il y a d’autres variables qui sont touchées par l’entraînement circadien, elles doivent être explorées par de nouvelles avenues, nécessitant souvent l’extraction de protéines ou d’acide nucléique. En outre, il existe d’autres protéines du cerveau qui peuvent encore être analysées via ce protocole. Les expériences associées au protocole ont analysé certaines protéines, mais la liste des gènes et des protéines qui jouent un rôle dans la biologie circadienne n’a pas été épuisée. Le protocole est efficace pour atteindre l’objectif d’établir un rythme circadien, cependant, les applications sont de grande envergure.
The authors have nothing to disclose.
Un grand merci à l’Université du Missouri-Kansas City et au laboratoire Jeffrey L. Price.
100-1000uL pipette | Eppendorf | ES-1000 | |
10-100uL pipette | Eppendorf | ES-100 | |
16% Paraformaldehyde Solution | 15710 | ||
1X PBS | Caisson Labs | PBL01-6X100ML | |
Agar | Fisher Scientific | BP1423500 | |
Anesthesia Filter Connection Kit | World Precision Instruments | EZ-251A | |
Corn meal | Genesee Scientific | 62-100 | |
Dried Molasses | Food Service Direct | OT280504 | |
Droso-filler Food Pump | geneseesci.com | 59-169 | |
Drosophila Stock bottles, 6 oz square bottom w/ Flugs | geneseesci.com | 32-130BF | |
Drosophila vials, Narrow K-Resin super bulk | geneseesci.com | 32-118SB | |
Dry active yeast | Genesee Scientific | 62-103 | |
Ethanol | IBI Scientific | IB15720 | |
EZ Basic Anesthesia System | World Precision Instruments | EZ-175 | |
Falcon Centrifuge tubes | Corning | 352097 | |
Falcon round bottom tubes | Corning | 352057 | |
Fine point Sharpie marker | Sharpie | 30001 | |
Fisherbrand Nutating Mixer | Fisher Scientific | 88-861-043 | |
Flugs-Narrow Plastic Vials | Genesee Scientific | 49-102 | |
Glass Thermometer | Cole-Palmer | EW-08008-12 | |
Liquid nitrogen hose | Thermo Scientific | 398202 | |
Liquid nitrogen tank-Dewar | Cooper Surgical Inc | 900109-1 | |
Liquid nitrogen transfer vessel | Electron Mircoscopy Sciences | 61891-02 | |
Paintbrushes(Red Sable) Size #0 | Electro Microscopy Sciences | 66100-00 | This is used to separate the flies via sex without causing injury. |
Plastic funnel | Plews and Edelmann | 570-75-062 | |
Polarizing light microscope | Microscope Central | 1100100402241 | Used to more clearly view Drosophila during sexing |
ProPette Pipette Tips | MTC Bio Incorporated | P5200-100U | |
ProPette Pipette Tips | MTC Bio Incorporated | P5200-1M | |
ProPette Pipette Tips | MTC Bio Incorporated | P5200-5M | |
Propionic Acid | Sigma Aldrich | P1386-1L | |
Rayon Balls | Genesee Scientific | 51-100 | |
Reynolds wrap standard aluminum foil | Staples | 1381273 | |
Roaster Oven (Crockpot) | Hamilton Beach | 32950 | |
Scotch 810 Magic Tape | Electron Microscopy Sciences | 77300 | |
Spray bottle with trigger | US Plastic | 66446 | Used to spray ethanol to clean work bend areas |
Tegosept | Genesee Scientific | 20-258 | |
Thermo Scientific Drosophila Incubator | Thermo Scientific | 3990FL | |
Thermo Scientific Revco 4 degree Lab fridge | ThermoFisher Scientific | REL7504D | |
Thermo Scientific Revco Lab Freezer | ThermoFisher Scientific | REL7504A | |
Tween 20 | Anatrace | T1003-1-GA |