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Validation du ver au CT comme méthode de préparation de l’ADNC
Pour vérifier si le protocole de ver-à-CT est une méthode valide d’extraction de cDNA, il a été comparé aux méthodes standards d’extraction de thiocyanate-phénol-chloroforme de guanidium. Les résultats sont présentés à la figure 3, où l’ADNC a été préparée à partir d’une moyenne d’environ 1 000 vers utilisant des techniques standard d’extraction du thiocyanate-phénol-chloroforme22 et de 30 vers utilisant la méthode ver-to-CT. Les échantillons ont été choqués simultanément par la chaleur (30 min à 34 °C). À l’échelle mondiale, les niveaux d’expression de l’ARNm hsp-70 par 100 ng d’ARN total étaient comparables en utilisant les deux méthodes. Toutefois, dans le cas de l’expression hsp-70 la plus élevée (c.-à-d. dans le N2 suivant le choc thermique), les niveaux d’expression étaient plus élevés avec la méthode du ver au CT, ce qui indique une sensibilité accrue.
Pour déterminer si une diminution prévue de l’expression de hsp dans hsf-1 (sy441)23,une mutation dans le régulateur transcriptionnel principal des chaperons moléculaires23,24,pourrait être reproduite, induction transcriptionnelle de chaperon suivant un choc thermique bref a été comparée. Avec les deux méthodes une diminution de l’induction de hsp-70 a été détectée chez les animaux hsf-1 (sy441). On s’y attendait, parce que les animaux mutants hsf-1 (sy441) présentent une capacité diminuée d’induire des chaperons en raison d’une troncature dans le domaine de transactivation de HSF-1. Dans le cas du guanidium thiocyanate-phénol-chloroforme, l’extraction hsp70 a diminué de 82,7 % par rapport aux témoins et de 92,3 % pour le ver au CT par rapport aux animaux de type sauvage (figure 3). Les résultats étaient comparables entre les deux méthodes et comparables aux rapportsprécédents 23. Ces résultats indiquent que la méthode Worm-to-CT est une alternative valable aux techniques de synthèse standard de l’ADN.
Validation de la plate-forme PCR nanofluidique utilisée pour amplifier les cibles d’ARNm
Pour tester la cohérence des résultats à l’aide d’un qPCR nanofluidique pour l’amplification des transcriptions, les résultats du PCR obtenus à partir de la méthode worm-to-CT en vrac ont été comparés à la fois sur un système qPCR standard(Tableau des matériaux)et un système qPCR nanofluidique à l’aide d’une puce multi-tableaux. Le changement de pli dans l’expression de trois gènes différents, sma-3 (Figure 4A), sma-10 (Figure 4B), et dnj-26, a été surveillé (Figure 4C) chez les animaux portant un allèle nul en dbl-1 (dbl-1 (nk3))25 par rapport à leurs homologues de type sauvage. Dbl-1 code le seul ligand de la voie de signalisation de la protéine morphogénétique osseuse (BMP). sma-3 et sma-10 sont des gènes codant orthologues SMAD, composants clés de la cascade de signalisation BMP. Dnj-26 code un chaperon moléculaire, une cible de signalisation BMP. Ces résultats montrent peu ou pas de différence dans le changement de pli comparant les résultats des deux méthodes, résultant en des valeurs P non significatives à 0,3113, 0,2635, et 0,3481 pour sma-3, sma-10, et dnj-26, respectivement. Dans l’ensemble, ces résultats montrent que la méthode Worm-to-CT appliquée aux échantillons en vrac est un moyen efficace et rapide d’extraire l’ARN de quelques vers et fournit des données fiables lorsqu’elle est couplée avec des systèmes PCR standard ou des plates-formes qPCR à haut débit basées sur les nanofluidiques.
Comparaison entre les niveaux d’expression obtenus par des échantillons en vrac et les moyennes obtenues à partir de vers simples
Les niveaux d’expression relatifs ont été calculés à l’aide soit de l’ADND obtenue à partir d’échantillons en vrac (25 vers) soit d’une moyenne de 36 échantillons de vers simples (figure 5). Les deux CDA ont été obtenus à l’aide de la méthode Worm-to-CT et amplifiés à l’aide de la technologie PCR nanofluidique. Comme on l’a observé à la figure 5A-C, pour tous les chaperons testés (c.-à-d. hsp16.1,F44E5.4, hsp-70),les méthodes ont détecté des niveaux d’expression comparables. Ces résultats indiquent que les paramètres obtenus à partir de vers simples sont fiables.
Application du Ver-to-CT couplée à la technologie nanofluidique pour estimer les paramètres d’expression des gènes d’un seul ver
Étant donné que la puce à tableau unique permet de surveiller jusqu’à 96 transcriptions cibles sur 96 échantillons individuels, elle est donc bien adaptée pour surveiller la variabilité individuelle de l’expression des transcriptions entre les vers individuels. La figure 6A présente un résultat représentatif montrant l’expression moyenne de transcriptions de plusieurs hsp à partir de vers simples à la suite d’un choc thermique court. Comme on l’a observé dans la figure, la variabilité dans l’expression des transcriptions différait considérablement d’un gène à l’autre (figure 6A). Pour mieux comprendre, le coefficient de variation (CV) a été calculé en divisant l’écart type par la moyenne des niveaux d’expression26 (figure 6B). Trois gènes dont les valeurs cv ont déjà été estimées par d’autres méthodes ont été suivis (données non publiées). Deux transcriptions stables (ife-1 et Y45F10D.4) et une variable (nlp-2927) ont montré leur variabilité attendue. Le graphique illustre également clairement la relation inverse bien connue entre les valeurs de variabilité et les niveaux d’expression26 (figure 6B).
Les répliques techniques sont d’une importance primordiale pour assurer la reproductibilité lors de l’utilisation d’échantillons en vrac. Cependant, ce n’est pas nécessairement le cas pour les expériences unicellcellules 14,15,28. Pour déterminer si l’utilisation de répliques techniques est nécessaire pour l’estimation des paramètres lors de l’utilisation d’échantillons de vers simples, 28 vers individuels ont été récoltés, à la suite d’un choc thermique court, et traités à l’aide de triplicates techniques. Les valeurs cv calculées à partir de données sur les vers simples obtenues en triplicate (points bleus de la figure 7,CV technique) par rapport à celles pour chaque transcription obtenue à partir de vers individuels (points rouges de la figure 7,variabilité biologique) ont été comparées. Pour chaque transcription testée, les CV techniques étaient inférieurs aux CV biologiques, ce qui indique que les triplicates techniques n’étaient pas nécessaires pour l’estimation des paramètres. Le fait que des répliques techniques ne soient pas nécessaires augmente le débit de l’expérience sans compromettre la qualité.

Figure 1 : Vue d’ensemble du Protocole vermifuge à CT.
Ce chiffre montre un bref aperçu des différentes étapes nécessaires pour exécuter les vers à travers le protocole Ver-to-CT. Deux méthodes optionnelles sont affichées pour l’étape de transcription inverse; ce sont des méthodes interchangeables pour l’un ou l’autre type de puce. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2 : Aperçu de la préparation et de l’exécution du QPCR nanofluidique.
Cette figure représente les préparatifs pour l’exécution du système qPCR nanofluidique à l’aide d’une puce multi-tableaux et d’une puce à un seul tableau. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3 : Le protocole vermifuge à CT sur les échantillons en vrac a fourni des résultats fiables.
Comparaison du protocole ver-to-CT par rapport à l’extraction régulière de thiocyanate-phénol-chloroforme de guanidium22 sur des échantillons en vrac. Conformément aux résultats précédents, dans hsf-1 (sy441) mutants23, les niveaux de transcriptions hsp en réponse au choc thermique a diminué. Les histogrammes ci-dessus représentent l’induction de hsp-70 en l’absence de (-), ou suivant (+) un choc thermique court de 30 min à 34 °C. L’ADNC a été obtenue à l’aide de l’extraction de guanidium thiocyanate-phénol-chloroforme appliquée à 1 000 vers (à gauche) ou en utilisant la méthode ver-to-CT appliquée à 30 vers mis en commun (à droite). Les niveaux d’expression de hsp-70 pour 100 ng d’ARN total obtenus par chaque méthode ont été comparés. Comme prévu, dans hsf-1 (sy441) l’induction transcriptionnelle de hsp-70 en réponse au choc thermique a diminué de manière significative de 82,7% en utilisant le thiocyanate de guanidium-phénol-chloroforme et de 92,3% en utilisant la méthode ver-to-CT. Les niveaux d’ARNm des gènes cibles ont été normalisés par rapport à la moyenne des trois gènes d’entretien ménager cdc-42, pmp-3, et ire-1. Chaque point représente une réplique biologique. Les données ont été transformées en journal pour analyse statistique, car elles ne répondaient pas aux conventions requises pour l’analyse paramétrique. L’analyse statistique a été effectuée à l’aide d’un ANOVA RM-One-way à l’aide du test de comparaisons multiples de Sidak. Type sauvage = N2, hsf-1 = hsf-1 (sy441). Les barres dénotent l’erreur standard de la moyenne. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4 : Les modèles d’expression étaient cohérents entre les systèmes qPCR standard et nanofluidique qPCR.
(A) Le niveau d’expression de l’ARNm sma-3 (A), sma-10 (B) ou dnj-26 (C) a été déterminé par qPCR régulier et qPCR nanofluidique (puce multi-tableaux) à partir de trois répliques biologiques de l’ADNC générées par ver à CT à partir de la souche de type sauvage (N2) et de la souche dbl-1 (nk3) knockout 25. Des niveaux relatifs d’expression de l’ARNm ont été déterminés pour chaque souche à l’aide de la méthode Delta-Ct21. Le changement de pli a ensuite été déterminé en divisant les niveaux d’expression obtenus dans les vers dbl-1(nk3) par les niveaux correspondants d’ARNm dans la souche N2. Comme le montre le panneau A, les modèles étaient cohérents pour les deux méthodes dans chaque réplique biologique individuelle. (B) et (C) sont les mêmes que (A) pour les niveaux de sma-10 et dnj-26 ARNm, respectivement. Les niveaux cibles d’ARNm ont été normalisés par rapport aux gènes d’entretien ménager cdc-42 et pmp-3. L’analyse statistique a été calculée pour chaque gène à l’aide d’un t-test apparié comparant les résultats des trois répliques biologiques produites par qPCR standard et ceux générés par qPCR nanofluidique. Les valeurs P de ces comparaisons étaient respectivement de 0,3113, 0,2635 et 0,3481 pour le sma-3, le sma-10 et le dnj-26. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5 : L’utilisation de la méthode du ver au CT sur des échantillons en vrac ou sur des vers simples a fourni des niveaux d’expression similaires lorsqu’ils sont normalisés par ver.
Les niveaux d’expression de (A) hsp-16.1/11, (B) F44E5.4, et (C) hsp-70 (C12C8.1) ont été analysés chez les jeunes animaux adultes en l’absence de choc thermique soit en effectuant Worm-to-CT sur une grande partie de 25 animaux, ou sur 36 individus individuels. Lorsque les données ont été normalisées par ver, il n’y avait pas de différence significative entre les niveaux obtenus par ver pour chaque transcription en utilisant les deux méthodes. Les niveaux d’ARNm des gènes cibles ont été normalisés par rapport à la moyenne des trois gènes d’entretien ménager cdc-42, pmp-3, et ire-1. Les barres représentent l’erreur standard de la moyenne. Statistiques = t-test apparié. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 6 : Rt-qPCR à haut débit sur les vers individuels utilisant la méthode ver-to-ct pourrait surveiller la variabilité interinthique de l’expression des gènes.
(A) Les niveaux d’expression moyenne pour 53 transcriptions obtenues lors de l’exposition à un choc thermique court (30 min à 34 °C). Les boules de boîte représentent la distribution de l’expression moyenne de l’ARNm à partir de vers individuels (en moyenne, trois répliques techniques ont été utilisées par ver individuel). Les points représentent des niveaux d’expression chez 28 vers individuels. Les niveaux d’ARNm des gènes cibles ont été normalisés par rapport à la moyenne des trois gènes d’entretien ménager cdc-42, pmp-3, et ire-1. (B) Le coefficient de variation26 (CV) en fonction de l’expression moyenne de l’ARNm pour 53 transcriptions après l’exposition à un choc thermique court a été calculé à partir de 28 animaux individuels (données brutes indiquées dans le panneau B). L’ensemble des transcriptions comprend la transcription variable nlp-29 27 et deux transcriptions stables(ife-1 et Y45F10D.4; données non publiées). Le CV est le rapport entre l’écart type et la moyenne. Ce CV a été utilisé pour estimer la variabilité inter-individuelle dans l’expression de transcription entre les vers individuels. Comme prévu, la variabilité inter-individuelle s’est réduite avec une diminution des niveaux d’expression moyenne. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 7 : Les répliques techniques n’étaient pas nécessaires lors de l’analyse de la variabilité inter-individuelle de l’expression des gènes à l’aide d’une puce nanofluidique.
Les données présentées dans ce graphique ont été obtenues chez 28 vers individuels à la suite d’un choc thermique court (30 min à 34 °C). Chaque point rouge représente le coefficient de variation (CV) des niveaux d’expression moyenne de transcription pour une transcription a été observée entre 28 vers individuels (bio CV). Chaque point bleu représente le CV des niveaux d’expression entre trois répliques techniques obtenues à partir d’un seul ver, selon la transcription assayed (CV technique). Ce graphique montre que la variabilité technique (entre les répliques techniques) était beaucoup plus faible que la variabilité biologique (entre les vers individuels), ce qui suggère qu’il n’est pas nécessaire d’effectuer des répliques techniques sur un tableau d’expression des gènes nanofluidiques lors de l’analyse de l’expression des gènes chez les vers simples, de la même manière que les études à cellulesindividuelles 14,15,28. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Tableau 1 : Planifier la mise en page d’une puce multi-tableaux. Le tableau ci-dessus affiche une mise en page simple qui peut être utilisée lors de la planification d’un jeu de puces multi-tableaux. Sur la gauche sont les espaces qui devraient être remplis avec les cibles d’amorce d’intérêt et sur la droite sont des espaces qui devraient être remplis avec les échantillons d’intérêt. Chaque analyse et tableau d’échantillons est jumelé au niveau du nombre à travers la puce. S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger cette table.
Tableau 2 : Planifier la mise en page d’une puce à un seul tableau. Le tableau ci-dessus affiche une mise en page simple qui peut être utilisée lors de la planification d’une série de puces à un seul tableau. Sur la gauche sont des espaces qui devraient être remplis avec des cibles d’amorce d’intérêt et sur la droite sont des espaces qui devraient être remplis avec les échantillons d’intérêt. S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger cette table.
Tableau 3 : Liste des amorces RT-qPCR utilisées dans cette étude. S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger cette table.
Tableau supplémentaire 1 : Amorce de la base de données des amorces RT-qPCR. S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger cette table.