Paradigmes pour l’évaluation comportementale dans le modèle de trouble du spectre autistique de la drosophile

Résumé

Le trouble du spectre autistique (TSA) est associé à un comportement social et communicatif altéré et à l’émergence d’un comportement répétitif. Pour étudier l’interrelation entre les gènes TSA et les déficits comportementaux dans le modèle de la drosophile , cinq paradigmes comportementaux sont décrits dans cet article pour mesurer l’espacement social, l’agressivité, la parade nuptiale, le toilettage et le comportement d’habituation.

Résumé

Le trouble du spectre autistique (TSA) englobe un groupe hétérogène de troubles neurodéveloppementaux avec des symptômes comportementaux communs, notamment des déficits dans l’interaction sociale et la capacité de communication, des comportements restreints ou répétitifs accrus, ainsi que, dans certains cas, des troubles d’apprentissage et un déficit moteur. La drosophile a servi d’organisme modèle sans précédent pour la modélisation d’un grand nombre de maladies humaines. Comme de nombreux gènes ont été impliqués dans les TSA, les mouches des fruits sont apparues comme un moyen puissant et efficace de tester les gènes supposément impliqués dans la maladie. Comme des centaines de gènes, avec des rôles fonctionnels variés, sont impliqués dans les TSA, un seul modèle génétique de mouche TSA est irréalisable ; au lieu de cela, les mutants génétiques individuels, les inactivations de gènes ou les études basées sur la surexpression des homologues de mouches des gènes associés aux TSA sont les moyens courants d’obtenir des informations sur les voies moléculaires sous-jacentes à ces produits géniques. Une foule de techniques comportementales sont disponibles chez la drosophile qui permettent de lire facilement les déficits dans des composants comportementaux spécifiques. Le dosage de l’espace social et les essais d’agression et de parade nuptiale chez les mouches se sont révélés utiles pour évaluer les défauts d’interaction sociale ou de communication. Le comportement de toilettage chez les mouches est une excellente lecture du comportement répétitif. Le test d’habituation est utilisé chez les mouches pour estimer la capacité d’apprentissage de l’habituation, qui s’avère être affectée chez certains patients atteints de TSA. Une combinaison de ces paradigmes comportementaux peut être utilisée pour faire une évaluation approfondie de l’état pathologique humain de type TSA chez les mouches. En utilisant des mouches mutantes Fmr1 , récapitulant le syndrome de l’X fragile chez l’homme et l’inactivation de la rangée homologue POGZ dans les neurones des mouches, nous avons montré des déficits quantifiables dans l’espacement social, l’agressivité, le comportement de parade nuptiale, le comportement de toilettage et l’accoutumance. Ces paradigmes comportementaux sont démontrés ici dans leurs formes les plus simples et les plus directes, avec l’hypothèse que cela faciliterait leur utilisation généralisée pour la recherche sur les TSA et d’autres troubles neurodéveloppementaux dans les modèles de mouches.

Introduction

Les troubles du spectre autistique (TSA) englobent un groupe hétérogène de troubles neurologiques. Elle comprend une gamme de troubles neuro-développementaux complexes caractérisés par des déficits multicontextuels et persistants dans la communication sociale et l’interaction sociale et la présence de modèles et d’intérêts comportementaux et d’activités restreints et répétitifs¹. Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), 1 enfant sur 100 est diagnostiqué avec un TSA dans le monde avec un ratio hommes-femmes de 4,2². La maladie devient évidente au cours de la deuxième ou de la troisième année de vie. Les enfants au....

Protocole

Voir le tableau des matériaux pour plus de détails sur tous les matériaux et réactifs utilisés dans ce protocole.

1. Dosage de l’agression

1. Préparation de l’arène de l’essai d’agression
   1. Prenez une plaque standard de 24 puits (figure 1A) et utilisez chaque puits de la plaque comme une seule « arène » (figure 1B) pour l’agression des mouches. Remplissez la moitié de chaque puits avec de la nourriture pour mouches ordinaire et laissez-le sécher pendant la nuit.
      REMARQUE : En option, un point focal pour l’agression peut être inclus d....

Discussion

La drosophile est utilisée comme un excellent organisme modèle pour la recherche sur les troubles neurologiques humains en raison d’un haut degré de conservation des séquences génétiques entre les gènes de la mouche et de la maladie humaine⁹. De nombreux paradigmes comportementaux robustes en font un modèle attrayant pour l’étude des phénotypes se manifestant chez les mutants récapitulant les maladies humaines. Comme des centaines de gènes sont impliqués dans les troubles.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aggression arena:
Standard 24-well plate made of transparent polystyrene			12 cm x 8 cm x 2 cm. Diameter of a single well= 18 cm. Sigma-aldrich #Z707791; depth = 1 cm
Transparent plastic/acrylic sheet			Alternative: a perforated lid of a cell culture plate
Social Space Assay:
Binder clips			19 mm
Glass sheets and acrylic sheets of customized sizes			Thickness = 5 mm
Courtship assay:
Nut and bolt with threading
Perspex sheets of customized shapes			i) Lid: A custom-made round transparent Perspex disk (2-3 mm thickness, 70 mm diameter) with one loading hole at the peripheral region and another screw hole at the center (diameter ~ 3 mm for each); ii) A second transparent thicker Perspex disk (3-4 mm thickness, 70 mm diameter), with 6-8 perforations of diameter 15 mm, equidistant from the center; iii) Base: Same as lid except without the loading hole
Grooming assay:
Diffused glass-covered LED panel			10–15-Watt ceiling mountable LED panel
Habituation and Y-maze assay
Climbing chambers			x2, Borosilicate glass
Adapter for connecting Y-maze with entry vial			Perspex, custom made, measurements in Figure 5A
Clear reagent bottles			Borosil #1500017
Gas washing stopper			Borosil #1761021
Glass vial			OD= 25 mm x Height= 85 mm; Borosilicate Glass
Odorant (Ethyl Butyrate)			Merck #E15701
Paraffin wax (liquid) light			SRL #18211
Roller clamps			Polymed #14098
Silicone tubes			OD = 0.6 cm, ID = 0.3 cm; roller clamps for flow control
Vacuum pump			Hana #HN-648 (Any aquarium pump with flow direction reversed manually)
Y-maze			Borosilicate glass
Y-shaped glass tube (borosilicate glass)			Custom made, measurements in Figure 5A
Common items:
Any software for video playback (eg.- VLC media player)			https://www.videolan.org/vlc/
Computer for video data analysis
Fly bottles			OD= 60 mm x Height= 140 mm; glass/polypropylene
Fly vials			OD= 25 mm x Height= 85 mm; Borosilicate Glass
Graph-pad Prism software			https://www.graphpad.com/scientific-software/prism/www.graphpad.com/scientific-software/prism/
ImageJ software			https://imagej.net/downloads
Timer
Video camera with video recording set up			Camcorder or a mobile phone camera will work
For Fly Aspirator:
Cotton			Absorbent, autoclaved
Parafilm			Sigma-aldrich #P7793
Pipette tips			200 µL or 1000 µL, choose depeding on outer diameter of the silicone tube
Silicone/rubber tube			length= 30-50 cm. The tube should be odorless
Composition of Fly food:
Ingredients (amount for 1 L of food)
Agar (8 g)			SRL # 19661 (CAS : 9002-18-0)
Cornflour (80 g)			Organic, locally procured
D-Glucose (20 g)			SRL # 51758 (CAS: 50-99-7)
Propionic acid (4 g)			SRL # 43883 (CAS: 79-09-4)
Sucrose (40 g)			SRL # 90701 (CAS: 57-50-1)
Tego (Methyl para hydroxy benzoate) (1.25 g)			SRL # 60905 (CAS: 5026-62-0)
Yeast Powder (10 g)			HIMEDIA # RM027
Fly lines used in the experiments in this study:
Wild type (Canton S or CS)			BDSC # 64349
w1118			BDSC # 3605
w[1118]; Fmr1[Δ50M]/TM6B, Tb[+]			BDSC # 6930
w[*]; Fmr1[Δ113M]/TM6B, Tb[1]			BDSC # 67403
MB247-GAL4 (Gaurav Das, NCCS Pune, India)			BDSC # 50742
LN1-GAL4			NP1227, NP consortium, Japan
row-shRNA			BDSC # 25971