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May 16, 2023

Une méthode à haut débit pour mesurer la taille des œufs chez la drosophile

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 3791 (2023) Citer cet article 689 Accès 2 Citations 4 Détails des métriques Altmetric Les traits d'histoire de vie sont utilisés comme indicateurs de la condition physique chez les insectes, notamment

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 3791 (2023) Citer cet article

689 Accès

2 citations

4 Altmétrique

Détails des métriques

Les traits d'histoire de vie sont utilisés comme indicateurs de la condition physique chez les insectes, notamment la drosophile. La taille des œufs est un caractère adaptatif et écologiquement important, potentiellement avec une variation génétique entre différentes populations. Cependant, le faible débit de mesure manuelle de la taille des œufs a entravé l’utilisation généralisée de ce trait en biologie évolutive et en génétique des populations. Nous avons établi une méthode de mesure précise et à haut débit de la taille des œufs de drosophile en utilisant la cytométrie en flux à grandes particules (LPFC). Les estimations de taille utilisant LPFC sont précises et fortement corrélées aux mesures manuelles. La mesure de la taille des œufs est un débit élevé (moyenne de 214 œufs mesurés par minute) et les œufs viables d'une taille spécifique peuvent être triés rapidement (moyenne de 70 œufs par minute). Le tri par LPFC ne réduit pas la survie des œufs, ce qui en fait une approche appropriée pour trier les œufs pour les analyses en aval. Ce protocole peut être appliqué à n’importe quel organisme dans la plage de taille détectable (10 à 1 500 µm) des cytomètres en flux à grandes particules. Nous discutons des applications potentielles de cette méthode et fournissons des recommandations pour optimiser le protocole pour d’autres organismes.

La taille des œufs est un trait important chez les insectes qui ont évolué en réponse aux pressions développementales et écologiques1. La taille des œufs et d'autres caractéristiques du cycle vital (par exemple, survie, longévité et fécondité des femelles) sont des indicateurs de la condition physique des insectes. Chez Drosophila melanogaster, la taille des œufs affecte d'autres traits du cycle vital, par exemple la viabilité embryonnaire, le taux d'éclosion et le développement embryonnaire2, ainsi que des caractéristiques morphologiques telles que la structure embryonnaire antéro-postérieure3,4. Le surpeuplement larvaire5 et des facteurs environnementaux tels que la température influencent la taille des œufs de D. melanogaster6,7,8. La taille des œufs de D. melanogaster augmente avec la latitude en Australie et en Amérique du Sud7, ce qui suggère qu'il s'agit d'un caractère adaptatif soumis à une sélection stabilisatrice2. La drosophile est l’un des organismes multicellulaires sexuels les plus utilisés en biologie évolutive. Cette popularité est en partie due au temps de génération court de la drosophile et à sa facilité de maintenance en laboratoire. Malgré l'utilisation répandue de la drosophile, la taille des œufs est rarement étudiée dans les études de biologie de l'évolution et des populations, en partie à cause du faible débit de mesure manuelle de la taille des œufs.

Traditionnellement, la taille des œufs était mesurée au microscope ou au stéréoscope2,7,8,9,10. Alternativement, les œufs sont photographiés au microscope et leurs tailles sont mesurées manuellement à partir des images3,4,11,12. Récemment, quelques outils d’analyse d’images ont été développés pour calculer automatiquement la taille des objets13,14. Les méthodes qui reposent sur des mesures manuelles prennent du temps et sont fastidieuses car les œufs doivent être transférés manuellement et disposés dans la bonne orientation avant la prise d’images. La mesure manuelle de la taille des œufs est également sujette à des erreurs en raison du biais de l'expérimentateur. Les pipelines d’analyse d’images nécessitent également que les spécimens soient photographiés sur un fond présentant une couleur et une luminosité spécifiques13. De plus, les mesures manuelles ou les outils d’analyse d’images ne peuvent généralement pas garantir la récupération d’œufs viables pouvant être utilisés pour des analyses en aval.

La cytométrie en flux permet un tri rapide et précis et une mesure de la taille de petits objets jusqu'à 200 µm. Mais la taille moyenne des œufs du sous-groupe d’espèces de D. melanogaster varie de 400 à 600 µm4,5,8,9,10, ce qui est trop grand pour être traité avec les cytomètres en flux traditionnels. L’avènement de la cytométrie en flux de grandes particules (LPFC) a rendu possible la mesure d’objets vivants jusqu’à 1 500 µm. Les systèmes LPFC fonctionnent à un débit plus lent et à des pressions plus faibles que les cytomètres en flux traditionnels pour éviter les forces de cisaillement perturbatrices. Le LPFC a été utilisé pour l'analyse d'organismes marqués par fluorescence ou transgéniques, par exemple les œufs de nématodes15, de D. melanogaster16 et d'Anopheles gambiae17, ainsi que les larves de corail18. Les objets étiquetés non fluorescents peuvent également être analysés et triés sur LPFC uniquement en fonction de leur taille. Cependant, en l’absence de marquage fluorescent, la forme des objets affecte la précision de l’estimation de la taille. Par exemple, la forme des graines d'Arabidopsis est sphéroïde allongée ou cardioïde19, ainsi la mesure de la taille des graines d'Arabidopsis est presque indépendante de l'orientation des graines20. Cependant, pour les objets présentant des formes ellipsoïdes aplaties ou allongées, tels que les œufs de drosophile, la taille estimée peut varier en fonction de l'orientation des objets dans le cytomètre en flux. La taille de l'objet n'est correctement mesurée que lorsque les objets sont orientés le long de leur axe, mais peut être sous-estimée si les objets ne passent pas le long de leur axe (Fig. 1A, B).