Mesurer les niveaux de l’exercice chez Drosophila melanogaster en utilisant le système tournant de Quantification à l’exercice (REQS)

Récemment, les chercheurs ont commencé à utiliser la drosophile Drosophila melanogaster pour étudier la biologie de l’exercice. D. melanogaster a été un système modèle génétique pour plus de 100 ans^1,2. Cependant, recherche de drosophile a contribué à la génétique non seulement, mais aussi à une variété d’autres disciplines, notamment la neurobiologie, biologie comportementale et physiologie³. En 2009, la tour de la puissance, la première machine d’exercice pour la drosophile a été décrit⁴. La tour de pouvoir profite de réponse géotaxie négative des animaux. Lorsqu’elles sont dérangées, drosophile ont tendance à se déplacer vers le haut de leur enclos. Cette réponse est bien établie et constitue la base du test populaire « RING » (géotaxie négative itératif rapide⁵) qui est utilisée pour estimer la capacité s’élevante et/ou conditionnement physique chez la drosophile. La tour de puissance utilise un bras mécanique relié à un bloc moteur de lever à plusieurs reprises un ensemble d’animaux dans leurs enclos de plusieurs pouces et en les déposant retour au sol pour induire la réponse géotaxie négative (Tinkerhess et coll. 2012⁶ fournir une vidéo illustrant l’utilisation de la tour de puissance). Un traitement prolongé sur le tour de la puissance augmente donc la quantité d’activité physique (courir ou voler) les animaux effectuent par rapport aux animaux témoins non traités et au fil du temps conduit à une performance améliorée dans l’essai de l’anneau pour conditionnement physique⁴. Ainsi, ce travail a démontré la faisabilité d’utiliser la drosophile comme modèle pour la biologie de l’exercice.

Afin d’élargir le répertoire des outils disponibles pour la recherche exercice Drosophila, en 2016, Mendez et ses collègues ont décrit un deuxième appareil d’exercice de drosophile, la médiévale⁷. Semblable à la tour de la puissance, la médiévale exploite la réponse géotaxie négative de la drosophile. Cependant, cette réponse est induite par la rotation continue de l’enclos, plutôt qu’en soulevant et en les déposant dans la tour de puissance. Cette méthode d’induction est plus douce et prévoit un régime d’exercice orienté endurance plus qui évite tout trauma physique pouvant survenir au cours de l’exercice dans la tour de puissance (voir Katzenberger, R. J. al 2013⁸ pour l’impact de la reprise physique traumatisme sur la santé de la drosophile). Similaire à la tour de puissance⁴, exercice traitement des animaux sur la médiévale mène à une variété de réactions physiologiques, y compris les changements dans la condition physique, le taux de triglycérides et corps poids⁷. Ainsi, deux méthodes complémentaires sont disponibles pour les biologistes de Drosophila étudier l’exercice.

Une des limites de la tour de la puissance et la médiévale sont l’incapacité de mesurer la quantité d’activité induite par le traitement de l’exercice. Analyse des enregistrements vidéo tirée de la médiévale a démontré qu’il y a des différences significatives entre les différentes souches de Drosophila dans comment elles réagissent au traitement exercice⁷. Plus précisément, les souches étudiées diffèrent dans combien l’activité supplémentaire que les animaux effectuées lorsque stimulée⁷. Cette observation nous a amenés à développer un troisième système d’exercice, la rotation exercer Quantification système (REQS), qui permet de mesurer les niveaux d’activité animale au cours de la rotation induite par l’exercice⁹. Le REQS utilise une activité disponible dans le commerce, unité qui est installée sur un bras rotatif pour stimuler l’exercice par le biais de rotation comme dans la médiévale de contrôle. Premiers travaux avec la REQS confirme que génétiquement différentes souches de Drosophila — et sexes – peuvent avoir des significativement différentes réponses à la stimulation de rotation et donc la quantité d’exercice induit n’est pas identique entre les différents génotypes⁹ . Ainsi, le REQS permet désormais aux biologistes de la drosophile mesurer la quantité d’exercice induite par le traitement, ouvrant une variété de nouvelles voies de recherche dans le domaine de l’exercice.

Ici, nous décrivons en détail comment utiliser les demandes pour la quantification de l’exercice de rotation. Le REQS induit une rotation exercice et mesures simultanément les niveaux d’activité des animaux traités. Le REQS est en mesure d’accueillir une variété de programmes d’exercices, allant de la simple 2 h régime d’exercice continu a démontré ici à des méthodes de formation intervalle plus complexes tel que décrit par Mendez et collègues⁷et la stimulation peut être réglée via Vitesse de rotation (entre environ 1-13 rotations / min). Selon l’unité de surveillance de l’activité, utilisée pour produire la REQS, cette méthode est adaptable à l’analyse des mouches unique ou de grandes populations d’animaux. En raison de cette polyvalence, le REQS fournit aux chercheurs de drosophile avec un éventail de possibilités d’étudier, par exemple, exercice différents régimes, régime des interventions ou impact de la densité de population.