Culture et dosage de populations de Caenorhabditis elegans à grande échelle au stade mixte

Summary

Pour utiliser Caenorhabditis elegans (C. elegans) dans la recherche omique, une méthode est nécessaire pour générer de grandes populations de vers où un seul échantillon peut être mesuré sur toutes les plateformes pour des analyses comparatives. Ici, une méthode pour la culture des populations de C. elegans sur des plaques de culture à grande échelle (LSCPs) et pour documenter la croissance de la population est présentée.

Abstract

Caenorhabditis elegans (C. elegans) a été et reste un organisme modèle précieux pour étudier la biologie du développement, le vieillissement, la neurobiologie et la génétique. Le vaste corpus de travaux sur C. elegans en fait un candidat idéal pour s’intégrer dans des études sur de grandes populations d’animaux entiers afin de disséquer les composants biologiques complexes et leurs relations avec un autre organisme. Afin d’utiliser C. elegans dans la recherche collaborative omique, une méthode est nécessaire pour générer de grandes populations d’animaux où un seul échantillon peut être divisé et analysé sur diverses plateformes pour des analyses comparatives.

Ici, une méthode pour culturer et recueillir une population abondante d’elegans de C. de mélange-étape sur un plat de culture à grande échelle (LSCP) et des données phénotypiques suivantes est présentée. Ce pipeline produit un nombre suffisant d’animaux pour recueillir des données phénotypiques et de population, ainsi que toutes les données nécessaires aux expériences omiques (c.-à-d. génomique, transcriptomique, protéomique et métabolomique). De plus, la méthode LSCP exige une manipulation minimale pour les animaux eux-mêmes, moins de temps de préparation de l’utilisateur, fournit un contrôle environnemental étroit et garantit que la manipulation de chaque échantillon est cohérente tout au long de l’étude pour la reproductibilité globale. Enfin, des méthodes permettant de documenter la taille de la population et la répartition de la population de C. elegans aux stades de vie dans un LSCP donné sont présentées.

Introduction

C. elegans est un petit nématode libre que l’on trouve dans le monde entier dans une variété d’habitats naturels¹. Sa relative facilité de croissance, son temps de génération rapide, son système de reproduction et son corps transparent en font un organisme modèle puissant qui a été largement étudié en biologie du développement, en vieillissement, en neurobiologie et en génétique^2,3. Le travail copieux sur C. elegans en fait un candidat de choix à utiliser dans les études -omiques pour relier de manière exhaustive les phénotypes aux composants biologiques complexes et à leurs relations dans un organisme donné.

Pour utiliser C. elegans dans la recherche omique collaborative, une méthode est nécessaire pour générer de grandes populations d’animaux à stade mixte où un seul échantillon peut être divisé et utilisé sur diverses plateformes et instruments pour des analyses comparatives. La création d’un pipeline pour générer un tel échantillon nécessite une conscience aiguë de l’alimentation, de l’environnement, du stress, de la structure de la population, ainsi que de la manipulation et de la collecte des échantillons. Par conséquent, il est crucial d’intégrer des conditions de culture standard et reproductibles dans des pipelines à grande échelle. Dans la recherche de C. elegans, deux méthodes traditionnelles sont utilisées pour la culture des vers - les boîtes de Pétri d’agar et la culture liquide⁴.

Historiquement, lorsque de grandes quantités de C. elegans sont nécessaires, ils sont cultivés en culture liquide⁴. Les étapes impliquées dans la génération d’une grande population de vers en culture liquide nécessitent de multiples étapes de manipulation qui incluent souvent la synchronisation de l’eau de Javel pour rompre les cuticules adultes gravides, libérant des embryons pour atteindre la taille de population souhaitée. Toutefois, lorsque la synchronisation de l’eau de Javel est utilisée, la croissance de la population dépend de la taille du recensement et, par conséquent, a une effet sur la croissance et les chiffres de population subséquents. De plus, les souches de C. elegans varient dans leur sensibilité à la cuticule, leur temps d’exposition et leur réponse au stress à la synchronisation de l’eau de Javel, ce qui rend difficile le dosage de nombreuses souches à un moment^5,6,7,8,9.

De plus, la croissance des vers en culture liquide nécessite quelques étapes de transfert car il est souvent recommandé de ne cultiver qu’une seule génération de vers avant la récolte, car le surpeuplement peut facilement se produire s’il est cultivé pendant plusieurs générations et entraîner la formation de dauer malgré la présence de nourriture¹⁰. La formation de Dauer se produit par de petites molécules de signalisation telles que les ascarosides, souvent appelés « phéromones dauer »^11,12,13,14,sont libérées dans des milieux liquides et affectent la croissance de la population. En outre, la croissance de grandes populations de vers en culture liquide entraîne une accumulation excessive de bactéries dans la culture, ce qui crée des difficultés lorsqu’un échantillon propre est nécessaire pour les essais phénotypiques en aval. Enfin, lorsqu’une culture liquide est contaminée, elle est plus difficile à maintenir car les spores fongiques ou les cellules bactériennes sont facilement dispersées dans l’ensemble du milieu^15.

L’autre méthode traditionnelle de culture de C. elegans est sur des boîtes de Pétri d’agar. Les boîtes de Pétri disponibles dans le commerce permettent de cultiver facilement plusieurs générations de vers à stade mixte sans les effets rapides de la surpopulation et de la formation élevée de dauer comme on le voit dans les cultures liquides. Cependant, un inconvénient de la croissance des vers sur les boîtes de Pétri traditionnelles est que la plus grande boîte de Pétri disponible dans le commerce ne donne pas de grandes populations de vers pour une étude -omique sans ajouter une étape de synchronisation de l’eau de Javel. En résumé, la culture de populations à stade mixte de C. elegans sur des boîtes de Pétri à gélose convient mieux à la collecte de données omiques, mais nous avions besoin d’une méthode pour générer de très grandes tailles de population sans culture liquide.

Ici, nous présentons une méthode de culture et de collecte de grandes populations de C. elegans au stade mixte sur des plaques de culture à grande échelle (LSCP). La collecte d’échantillons dans ce pipeline permet de recueillir suffisamment d’échantillons pour recueillir des données phénotypiques et de population, ainsi que toutes les données nécessaires aux expériences omiques(c.-à-d.génomique, transcriptomique, protéomique et métabolomique). De plus, la méthode LSCP exige une manipulation minimale des animaux, moins de temps de préparation de l’utilisateur, fournit un contrôle environnemental serré et garantit que la manipulation de chaque échantillon est cohérente tout au long de l’étude pour la reproductibilité globale.