Les étapes les plus critiques du protocole consistent à s’assurer que le Stentor reste dans des conditions optimales pour que des contractions se produisent. La réponse de contraction dans le test d’accoutumance exige que les Stentors soient ancrés à une surface à l’aide de leur tenue collante, car ils se contractent rarement lorsqu’ils nagent librement. Cependant, la surface inférieure de la plaque de Petri de 35 mm utilisée pour les expériences d’accoutumance n’est généralement pas propice à l’ancrage à moins d’être recouverte de poly-ornithine. De plus, le Stentor ne peut être exposé à aucune perturbation mécanique pendant au moins 2 h avant le début de l’expérience d’accoutumance car l’échelle de temps d’oubli du Stentor est de 2 à 6 h3. Si Stentor reçoit une stimulation mécanique dans les 2 heures suivant l’heure de début de l’expérience d’habituation, il est possible que cette stimulation préalable induise un léger niveau d’accoutumance avant l’expérience, réduisant ainsi la probabilité de contraction après que le dispositif d’habituation ait émis la première impulsion mécanique. Enfin, au cours de l’étape de l’analyse, il est important de ne compter que le nombre de Stentor qui se contractent après une impulsion - plutôt que les contractions spontanées fortuites qui se produisent avant la livraison de l’impulsion - afin d’obtenir une lecture précise de la fraction de cellules qui se sont contractées en réponse à la stimulation mécanique.
Le protocole peut être facilement modifié pour étudier différents types de dynamique d’accoutumance en changeant la force et la fréquence des impulsions mécaniques délivrées par le dispositif d’accoutumance. Cela donne également l’occasion d’explorer d’autres types d’apprentissage, tels que la sensibilisation, qui pourraient se produire à Stentor. Le code de programme de la carte microcontrôleur lui-même peut également être ajusté pour fournir différents modèles de robinets mécaniques au Stentor.
Un problème potentiel à résoudre avec ce protocole est la faible fréquence d’ancrage de Stentor , ce qui pourrait limiter le nombre de Stentor pouvant être observé dans l’expérience d’habituation. La fréquence d’ancrage est parfois réduite dans les cultures de Stentor qui n’ont pas été nourries récemment ou qui sont contaminées. Pour résoudre ce problème, il faut laver un nouveau lot de Stentor pour commencer une nouvelle culture et les nourrir régulièrement selon le protocole décrit dans Lin et al.10.
Ce protocole est limité en ce sens qu’une seule plaque de Stentor peut être testée à la fois, ce qui donne des mesures à débit relativement faible. De plus, les logiciels actuels ne permettent pas l’automatisation de l’analyse d’images à cellule unique. La plupart des données acquises sont donc au niveau de la population. Les futurs modèles du dispositif d’accoutumance et les outils d’analyse d’images pourraient faciliter les expériences monocellulaires à haut débit.
L’accoutumance chez Stentor a déjà été étudiée à l’aide de méthodes décrites par Wood3, mais ce nouveau protocole permet d’automatiser les expériences. L’automatisation permet non seulement au chercheur de délivrer de manière reproductible des impulsions mécaniques d’une force et d’une fréquence spécifiées, mais facilite également les expériences d’accoutumance à long terme puisque l’appareil peut être laissé en marche sans supervision pendant des jours. De plus, l’utilisation d’un moteur pas à pas plutôt que du solénoïde employé dans les expériences de Wood3 réduit le risque de démagnétisation au fil du temps et permet également de faire varier la force du stimulus au cours d’une seule expérience.
L’étude de l’accoutumance cellulaire peut révéler des connaissances cliniques pour des conditions telles que le trouble déficitaire de l’attention / hyperactivité (TDAH) et le syndrome de Gilles de la Tourette dans lequel l’accoutumance est altérée11. Les mécanismes d’habituation du stentor peuvent également dévoiler de nouveaux paradigmes d’apprentissage non synaptiques indépendants des circuits cellulaires complexes. Enfin, les connaissances sur l’apprentissage unicellulaire pourraient inspirer des méthodes de reprogrammation des cellules dans les tissus multicellulaires - une autre avenue potentielle pour lutter contre la maladie.