Quantification des phénotypes oculaires de Drosophila melanogaster : une approche computationnelle intégrant ilastik et Flynotyper

Résumé

Le système oculaire de la drosophile est un outil utile pour étudier divers processus biologiques, en particulier les maladies neurodégénératives humaines. Cependant, la quantification manuelle des phénotypes de l’œil rugueux peut être biaisée et peu fiable. Nous décrivons ici une méthode par laquelle ilastik et Flynotyper sont utilisés pour quantifier le phénotype oculaire de manière non biaisée.

Résumé

L’œil composé de Drosophila melanogaster est un ensemble bien structuré et complet d’environ 800 ommatidies, présentant un motif symétrique et hexagonal. Cette régularité et cette facilité d’observation font du système oculaire de la drosophile un outil puissant pour modéliser diverses maladies neurodégénératives humaines. Cependant, les moyens de quantifier les phénotypes anormaux, tels que le classement manuel des scores de gravité oculaire, ont des limites, en particulier lorsqu’il s’agit de classer les faibles altérations de la morphologie oculaire. Pour pallier ces limitations, des approches computationnelles ont été développées telles que Flynotyper. L’utilisation d’une lumière annulaire permet d’obtenir de meilleures images qualitatives en accédant à l’intégrité des ommatidies individuelles. Cependant, ces images ne peuvent pas être analysées directement par Flynotyper en raison des ombres sur les ommatidies introduites par la lumière annulaire. Ici, nous décrivons une manière impartiale de quantifier les phénotypes de l’œil rugueux observés dans des modèles de maladie de la drosophile en combinant deux logiciels, ilastik et Flynotyper. En prétraitant les images avec ilastik, il est possible de quantifier avec succès le phénotype de l’œil rugueux avec Flynotyper.

Introduction

Le génome de Drosophila melanogaster contient ~75% d’orthologues de gènes liés à des maladies humaines. De plus, au cours du développement de l’œil de la drosophile, environ deux tiers des gènes du génome sont exprimés, ce qui fait de l’œil de la drosophile un système génétique exceptionnel pour l’étude de diverses fonctions moléculaires et cellulaires, du développement et des modèles de maladies ^1,2. Ainsi, le système oculaire de la drosophile est un outil expérimental utile pour étudier divers processus biologiques.

Protocole

1. Préparation à la quantification

1. Téléchargez et installez ilastik¹¹, ImageJ et le plugin ImageJ Flynotyper¹. Voir la table des matériaux pour les liens du site Web vers l’installation. Téléchargez les packages appropriés en fonction du système d’exploitation de l’ordinateur (Mac, Windows, Linux, etc.). Suivez les instructions d’installation à la lettre comme indiqué.
   REMARQUE : Il est impératif de suivre les instructions exactement comme indiqué dans les liens fournis. L’ordinateur utilisé a besoin d’un système d’exploitation 64 bits ; sin....

Discussion

Les ommatidies de la drosophile constituent un système utile pour l’étude de diverses fonctions biologiques et maladies génétiques. La régularité des ommatidies est une bonne mesure pour examiner l’effet des mutations génétiques⁴. Même s’il existe plusieurs méthodes de calcul de la régularité ommatidienne, telles que le classement manuel, ces méthodes peuvent être fortement biaisées. Pour surmonter cette approche biaisée, des outils .......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Computer specifications			Ryzen 5, 16 GB RAM, Nvidia RTX 3070 Super, Windows 10
Flynotyper	Iyer, J. et al. (2016)	Download software here: https://flynotyper.sourceforge.net/imageJ.html	Open source software. Do not use Flynotyper 2.0. At the time of publication, 2.0 was fairly new and this protocol is optimized for the original version of Flynotyper.
ilastik	Berg, S. et al. (2019)	Download software here: https://www.ilastik.org/download.html	Open source software. Download Version 1.4.0.post1 under Regular Builds corresponding to your computer operating system.
ImageJ		Download software here: https://imagej.net/ij/download.html	Open source software. Versions 1.53 and 1.54 were used. 1.54 is the updated version and is the default download.
Leica Application Suite (LAS X)	Leica Microsystems	LASX Office 1.4.6 28433	System and software used for z-stack acquisition.
Leica Z16 APO microscope with a DMC2900 camera	Leica Microsystems	10 447 173, 12 730 466	Referred to as Z-stack microscope and camera in the text. This product is now archived.