Article de méthode

Sonder les rôles des Forces physiques dans la morphogenèse embryonnaire précoce de poussin

DOI :

10.3791/57150

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5 juin 2018

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1Thayer School of Engineering, Dartmouth College, 2Department of Bioengineering, University of Pennsylvania

* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

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Nous présentons ici un protocole introduisant un ensemble de nouvelles expériences de l’ex-ovo et approches de modélisation physique pour étudier les mécanismes de la morphogenèse lors de torsion de cerveau embryonnaire précoce poussin.

Résumé

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Le développement embryonnaire est traditionnellement étudié du point de vue de la génétique biomoléculaire, mais l’importance fondamentale de la mécanique dans la morphogenèse est devenant de plus en plus reconnue. En particulier, le tube de coeur et le cerveau embryon de poulet, qui subissent des changements morphologiques qu’ils développent, sont parmi les candidats de choix pour étudier le rôle des forces physiques dans la morphogénèse. Progressive de flexion ventrale et de torsion vers la droite du cerveau de l’embryon de poulet tubulaire arrivent au stade plus précoce d’asymétrie gauche-droite au niveau de l’organe dans le développement embryonnaire de poussin. La membrane vitelline (VM) contraint la face dorsale de l’embryon et a été impliquée dans la fourniture de la force nécessaire pour induire la torsion du cerveau en développement. Nous présentons ici une combinaison de nouvelles expériences de l’ex-ovo et physique modélisation afin d’identifier les mécanismes de la torsion du cerveau. Au stade 11 de Hamburger-Hamilton, les embryons sont récoltés et mis en culture ex ovo (dans les médias). La machine virtuelle est ensuite supprimée à l’aide d’un tube capillaire extraite. En contrôlant le niveau d’huile et en soumettant l’embryon à une interface liquide-air, la tension de surface fluide des médias peut servir à remplacer le rôle mécanique de la machine virtuelle. Expériences de microchirurgie ont également été effectuées pour modifier la position du coeur de trouver les changements qui en résultent dans la chiralité de torsion de cerveau. Les résultats de ce protocole illustrent les rôles fondamentaux de la mécanique dans la conduite de la morphogenèse.

Introduction

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La recherche en biologie du développement moderne en grande partie met l’accent sur le développement de la compréhension du point de vue de la génétique moléculaire1,2,3,4,5,6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13. on sait que les phénomè....

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Protocole

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1. préparation des milieux de Culture de tissus

  1. Utiliser une bouteille de 0,5 L du moyen de l’aigle de la modification de Dulbecco (DMEM) avec 4,5 g/L de glucose, bicarbonate de sodium, L-glutamine et comme base pour les milieux de culture.
  2. Sous une hotte à flux laminaire stérile, ajouter 10 mL d’antibiotiques à la 0,5 L de DMEM.
  3. À l’aide d’une pipette stérile, transférer 50 mL de la solution d’antibiotiques DMEM dans un tube conique stérile de 50 mL.
  4. Ajouter 50 mL de sérum de poussin à la solution d’antibiotiques DMEM restante dans la bouteille de 0,5 L dans la hotte stérile.
  5. Stocker la solution finale (dénommée ci-ap....

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Résultats

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Dans cette étude, la machine virtuelle de l’embryon à HH11 a été retirée de l’extrémité antérieure de la flexion thoracique. Les embryons ont été photographiés par un système d’OCT. À ce stade, la torsion du tube de cerveau n’a pas démarré (Figure 1 a). Après être incubées à HH15-16, embryons avec leur VM enlevé expose réduite du cerveau, torsion du tube, environ 35 degrés (Figure 1 b) par rapport à contrôler des embryons, qui pr.......

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Discussion

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Alors que les phénomènes physiques jouent un rôle essentiel dans la morphogenèse26,27,28,29,30, les mécanismes mécaniques spécifiques, ainsi que la coordination de la mécanique et mécanismes moléculaires, restent largement inexplorées. Il est connu que la flexion ventrale et la torsion vers la droite du cerveau primitif sont deux processus centrales qui contri.......

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêt.

Remerciements

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Z.C. reconnaît l’appui du Fonds de démarrage de Dartmouth et la Branco Weiss - Society for Science fellowship, administré par l’ETH Zurich. Les auteurs remercient Drs Larry A. Taber, Benjamen A. Filas, Qiaohang Guo et Yunfei Shi pour discussions utiles, ainsi que les réviseurs anonymes pour commentaires. Ce matériel est basé sur le travail soutenu par la National Science Foundation recherche bourse d’études supérieures sous le Grant No. DGE-1313911. Opinions, résultats et conclusions ou recommandations exprimées dans ce matériel sont celles de l’auteur (s) et ne reflètent pas nécessairement les vues de la National Science Foundation.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Fécondé Œufs de poule White Leghorn exempts d’agents pathogènes spécifiquesCharles River
Microscope à tomographie cohérenteoptique ThorlabsGAN220C1
Élastomère de siliconeSmooth-On, Inc.EcoFlex 00-50
Microscope de dissectionLeicaMZ8
Dulbecco' s Aigle modifié' s Medium (DMEM)Lonza12-604F
AntibiotiquesSigmaP4083
Sérum de poussinSigmaC5405
Extracteur de micropipetteSutter InstrumentModèle P-30
Papier filtreWhatman5202-110
Solution saline tamponnée au phosphate (PBS)Corning21-040-CV
Comsol MultiPhysicsLogiciel
Rhino 5
Microscope attaché avec OCTNikon  ;FN1
Appareil photo reflex numérique mono-objectifEOS  ;Rebel T3i
d’infographie 3D Comsol

Références

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  1. Taber, L. A. Biomechanics of Growth, Remodeling, and Morphogenesis. Appl. Mech. Rev. 48, 487-545 (1995).
  2. Wyczalkowski, M. A., Chen, Z., Filas, B. A., Varner, V. D., Taber, L. A. Computational models for mechanics of morphogenesis. Birth Defects Research Part C - Embryo Today: Reviews. 96, 13....

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Mots-clés

Morphogen se par forces m caniquesexp riences ex ovoablation de la membrane vitellinetension superficielle des fluidesanalyse de la torsion c r bralemicrochirurgie de la position du c urimagerie OCT de l embryonanalyse par l ments finism canique l chelle tissulaire

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