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Dans les années 1960, Sydney Brenner a été le pionnier de l’utilisation de Caenorhabditis elegans, en particulier de la souche N2 isolée de Bristol, au Royaume-Uni, pour étudier la neurobiologie animale et le développement1. Depuis lors, des découvertes fondamentales avec cette souche de référence en laboratoire ont permis de démêler la régulation de processus fondamentaux tels que la mort cellulaire programmée2, l’organogenèse 3,4,5, le vieillissement 6,7, la régulation génique par des ARN non codants 8,9,10,11, la description de connectomes neuronaux sexuellement dimorphes complets 12, et de nombreux autres phénomènes en biologie moléculaire, cellulaire et du développement. Complété par plusieurs études « omiques » à une résolution de13,14, le N2 est sans doute le métazoaire le plus complètement décrit. La richesse des connaissances acquises grâce à l’étude de N2 au cours des six dernières décennies a fourni un tremplin pour explorer la diversification évolutive de la machinerie qui module le développement dans les isotypes sauvages génétiquement distincts de C. elegans, ainsi que chez d’autres espèces de nématodes. À ce jour, plus de 500 isotypes de C. elegans, chacun avec un haplotype unique, ont été isolés dans le monde entier15. Cette avancée a grandement facilité l’identification des facteurs génétiques responsables de la variation des traits quantitatifs16, y compris les allèles dérivés en laboratoire dans de nombreux gènes qui modifient un éventail de traits comportementaux et développementaux dans N2 (par exemple, références 17,18,19,20). Par conséquent, l’étude des vers sauvages peut fournir des informations importantes sur la façon dont les animaux réagissent à leur environnement d’une manière qui influence le développement, la physiologie et les comportements et éclaire également les trajectoires évolutives des animaux. De nombreuses espèces du genre Caenorhabditis semblent pratiquement impossibles à distinguer morphologiquement de C. elegans21,22, fournissant une plate-forme solide pour étudier le mécanisme moléculaire de la dérive du système de développement23,24 ; cependant, il est intéressant de noter que la morphologie de C. elegans, qui habite du matériel végétal en décomposition, diffère considérablement de celle de son frère connu le plus proche, C. inopinata, que l’on ne trouve que sur les figurines, probablement en raison de l’adaptation de la niche25. Des études comparatives intra et interspécifiques permettront d’approfondir notre compréhension de l’histoire évolutive de ces animaux. Dans le but de promouvoir l’utilisation de la riche ressource naturelle qu’offrent les nématodes pour sonder des questions importantes en biologie évolutive, développementale et comportementale, cette collection d’articles fournit des techniques utiles pour isoler, cultiver et étudier les vers sauvages et les espèces de nématodes en dehors de l’espèce C. elegans.
Dans cette collection de méthodes, Tintori et al.26 et Crombie et al.27 proposent des approches complémentaires pour isoler les nématodes sauvages. Tintori et al. décrivent une méthode simple et rentable pour isoler les nématodes sur le terrain à l’aide de l’entonnoir de Baermann. Cette approche permet aux chercheurs, de manière impartiale, de prélever la quasi-totalité de la population de nématodes dans les substrats (p. ex. fruits en décomposition, fleurs et tiges). En revanche, Crombie et al. présentent une méthode qui enrichit les espèces de Caenorhabditis autofécondantes telles que C. elegans, C. briggsae et C. tropicalis. De plus, ils fournissent des instructions détaillées sur l’utilisation de l’application Fulcrum et du logiciel R pour suivre et organiser efficacement les échantillons de nématodes, ainsi que les données écologiques correspondantes. L’étude des nématodes dans leur contexte naturel fournira des informations importantes sur leur écologie, qui façonne les traits complexes de ces espèces.
Les nématodes présentent des variations intra- et interspécifiques dans les comportements qui facilitent l’adaptation à la niche, fournissant un excellent paradigme pour étudier la base génétique de la plasticité comportementale et de la neurodivergence 28,29,30. Ackley et al.31 décrivent un essai robuste pour étudier la gravitaxie, qui peut servir de mécanisme de dispersion, chez les larves de dauer de différentes espèces de Caenorhabditis. Comme le comportement gravitactique peut être influencé par d’autres entrées sensorielles32, Ackley et al.31 fournissent un moyen simple et rentable de protéger les animaux de la lumière et des champs électromagnétiques, empêchant ainsi l’interférence connue de ces influences environnementales sur le comportement gravitactique. Ce test sera utile pour étudier le mécanisme moléculaire de l’intégration sensorielle et l’évolution des stratégies de dispersion chez les nématodes.
Le développement des techniques de séquençage de l’ARN unicellulaire au cours de la dernière décennie a révolutionné les analyses transcriptomiques, permettant aux chercheurs d’étudier l’hétérogénéité cellulaire dans les organismes multicellulaires à haute résolution. Chez C. elegans, l’isolement de différents types de cellules repose sur l’expression de marqueurs fluorescents spécifiques aux tissus et de FACS33, ce qui limite son application à d’autres espèces de nématodes pour lesquelles il n’existe pas d’outils transgéniques. Woronik et al.34 ont déployé avec succès la microdissection laser pour isoler les tissus des vers en l’absence de marqueurs cellulaires. Ils isolent les extrémités de la queue de C. elegans mâles et hermaphrodites et effectuent le séquençage de l’ARN à l’aide de CEL-Seq2 pour étudier le mécanisme de la morphogenèse de la queue ; Cependant, il convient de noter que la méthode décrite peut être facilement adoptée pour d’autres types de tissus chez différentes espèces de nématodes, ce qui permet des analyses comparatives du transcriptome dans un contexte tissulaire spécifique.
C. elegans et de nombreux nématodes parasites ont des structures similaires. De plus, de nombreux systèmes de signalisation et voies de développement majeurs sont conservés entre les espèces35 et 36. Le nématode des tiges et des bulbes, Ditylenchus dipsaci, est un nématode parasite des plantes qui affecte plus de 500 espèces de plantes dans le monde entier et qui provoque une perte dévastatrice de cultures vivrières. Cammalleri et al.37 décrivent une méthode efficace pour propager une grande population de D. dipsaci dans les plants de pois. Les auteurs fournissent également un protocole détaillé pour identifier les petites molécules candidates qui peuvent servir de nématocides en altérant la mobilité des vers. La facilité de culture en laboratoire, associée à la séquence génomique38 récemment disponible, fait de D. dipsaci un modèle utile pour les études comparatives avec C. elegans, permettant de découvrir de nouveaux aspects de sa biologie et de développer des stratégies efficaces de lutte biologique.
Enfin, Heryanto et al.39 proposent une méthode pour propager Heterorhabditis bacteriophora et Steinernema carpocapsae, qui sont des vers entomophathogènes qui infectent les insectes et présentent une association mutualiste avec les bactéries dans leurs intestins. Heryanto et al. démontrent également des méthodes pour l’ARNi chez H. bacteriophora en micro-injectant de l’ARNdb dans la gonade. Une étude antérieure a montré que les embryons de Steinernema se développent lentement et que la transition mère-zygotique se produit plus tôt au cours de l’embryogenèse chez Steinernema que chez l’espèce Caenorhabditis 40. D’autres études comparatives utilisant les outils génétiques décrits par Heryanto et al. 39 promettent de révéler la base de la diversification évolutive des programmes de développement chez ces espèces éloignées, ainsi que de nouvelles connaissances sur l’évolution du parasitisme.
Les articles de cette collection de méthodes fournissent des échantillons du puissant système que les nématodes offrent pour de futures études comparatives et mécanistes. Il est très intéressant de comprendre comment divers processus biologiques sont réglés au cours de l’évolution pour manifester les « formes infinies les plus belles et les plus merveilleuses » de Charles Darwin.