REMARQUE : Le protocole décrit ici est pour le BCG mais peut être appliqué à n’importe quelle mycobactérie. Le BCG peut être utilisé comme bactérie de substitution pour les expériences sur la tuberculose lorsque les installations BSL3 ne sont pas disponibles22. Les procédures suivantes utilisant le BCG doivent être effectuées dans un laboratoire de niveau de biosécurité 2 (BSL2) et suivre les directives de biosécurité appropriées et les bonnes pratiques de laboratoire pour la manipulation des micro-organismes du groupe de danger 2.
1. Préparation des milieux de culture
- Préparez le bouillon Middlebrook 7H9 enrichi à 10 % (v/v) d’acide oléique, d’albumine, de dextrose et de catalase (OADC), selon les instructions du fournisseur. Complétez le bouillon avec 0,05 % (v/v) de tyloxapol.
REMARQUE : Tyloxapol est un polymère liquide non ionique qui a été utilisé comme tensioactif pour empêcher la formation de grumeaux bactériens16.
- Préparer le milieu solide Middlebrook 7H10 complété par un enrichissement OADC à 10 % (v/v) selon les instructions du fournisseur.
- Répartir 40 mL de boîte de Pétri moyenne par carré (120 mm x 120 mm). Laissez sécher les plaques pour minimiser la condensation à la surface de la gélose.
REMARQUE : Cette taille spécifique de boîte de Pétri est fondamentale pour permettre la transposition directe d’au moins 96 gouttelettes à partir d’une plaque à 96 puits. Un séchage efficace des plaques facilitera plus tard le placage de petites gouttelettes de suspension bactérienne et empêchera les gouttelettes de se propager.
- Préparez soit le milieu du Roswell Park Memorial Institute (RPMI 1640), soit le milieu Eagle modifié de Dulbecco (DMEM) pour produire le milieu d’infection. Dans les deux cas, complétez le milieu avec 10 % de sérum de veau fœtal, 1 % de L-glutamine et 1 mM de pyruvate de sodium. N’ajoutez pas de pénicilline et de streptomycine au milieu.
2. Préparation de l’échantillon
- Procurez-vous des échantillons provenant de diverses sources. En règle générale, pour quantifier l’UFC afin d’évaluer l’efficacité d’un vaccin antituberculeux, il faut prélever des échantillons de tissus animaux vaccinés et non vaccinés. Par exemple, les poumons et la ratede souris 11 ou les poumons de macaques, les ganglions lymphatiques thoraciques et périphériques, la rate, le foie, la peau, le sang, la moelle osseuse et le lavage broncho-alvéolaire23. Vous pouvez également obtenir des échantillons provenant de cultures in vitro de macrophages, de cellules dendritiques ou de neutrophiles infectés par le BCG 18,19,20,24,25,26.
3. Production de culture BCG
NOTE : Pour les études in vivo des vaccins antituberculeux, l’objectif est d’améliorer l’efficacité du BCG. Par conséquent, les groupes vaccinés par le BCG sont généralement utilisés comme témoin. Les souches de BCG utilisées pour la vaccination humaine sont idéales pour les tests sur des modèles animaux. Dans ce cas, une culture du BCG doit être reconstituée selon les instructions du fournisseur27. Cependant, une culture BCG pour les études in vivo peut également être produite en interne11. La production d’une culture de BCG unicellulaire, uniforme et de haute qualité pour les protocoles d’infection in vitro a été produite avec beaucoup de succès dans plusieurs études 11,16,18,19,20,26,28,29, en utilisant le protocole suivant, qui peut également être utilisé pour les études de provocation animale.
- Culture 50 mL de BCG dans un bouillon 7H9, à 37 °C, avec agitation à 200 tr/min. Variez le volume en fonction des besoins de l’expérience.
- Chaque jour, pendant 8 à 10 jours, prélever 100 μL de la culture et la diluer en ajoutant 900 μL de PBS dans une cuvette de 1 mL. Procédez ensuite en mesurant la densité optique des bactéries (OD à λ=600 nm ; OD600) dans un spectrophotomètre. Tracez une courbe de croissance à partir de ces valeurs. Identifiez la phase mi-logarithmique de la culture (lorsque la DO double de façon constante par unité de temps).
- Préparer une culture subséquente et incuber jusqu’à ce qu’elle atteigne la phase de croissance logarithmique / tardive comme aux étapes 3.1 et 3.2. Utilisez les valeurs obtenues à l’étape précédente à titre indicatif. Assurez-vous que la culture n’atteint pas la phase de croissance stationnaire (lorsque la DO commence à se stabiliser) pour maintenir une culture de bonne qualité de bactéries viables.
- Récoltez la culture à la phase de croissance des logarithmes au milieu ou à la fin de la phase de croissance. Centrifuger à 3000 x g pendant 10 min. Retirez le surnageant.
- Ajouter 10 mL de PBS pour éliminer les bactéries. Centrifuger à 3000 x g pendant 10 min. Retirez le surnageant.
- Remettre la bactérie en suspension avec 5 mL de milieu d’infection. Placez le tube dans un bain à ultrasons pendant 15 min, à pleine puissance à 80 Hz.
- Centrifuger à 1000 x g pendant 10 min. Récupérez le surnageant en évitant la pastille car elle est riche en amas bactériens qui doivent être évités dans une culture BCG de haute qualité et jetez-la.
- Mesurez la DO du surnageant. Ici, les cultures en phase de croissance exponentielle, avec un OD600 de 0,1, sont équivalentes à 1 x 107 UFC/mL.
NOTE : Chaque laboratoire doit produire ses propres courbes de croissance du BCG avant de commencer les expériences afin d’établir une régression linéaire entre OD600 et CFU à l’aide du spectrophotomètre. Veuillez noter que les spectrophotomètres ont des distances de trajet de la lumière différentes, ce qui peut faire varier les lectures obtenues pour un même échantillon.
- Effectuez des calculs simples pour établir le nombre de bactéries à ajouter à chaque culture de cellules hôtes. Le nombre de bactéries par cellule hôte est la multiplicité d’infection (MOI). Utilisez un moment d’inertie de 10 bactéries par cellule hôte, qui est le moment d’inertie le plus couramment utilisé pour les expériences d’infection par le BCG.
4. Essai de l’unité formant des micro-colonies
REMARQUE : Une fois l’expérience d’infection in vivo ou in vitro terminée, le dénombrement des bactéries peut être effectué par mCFU. Pour les études in vivo , les échantillons doivent d’abord être homogénéisés dans un batteur à billes ou un autre homogénéisateur de tissus. Pour les cultures in vitro de macrophages, de cellules dendritiques ou de neutrophiles infectés par le BCG, les échantillons doivent être lysés à l’aide d’un détergent non ionique (p. ex., solution à 0,05 % de détergent non ionique non dénaturant).
- Dilutions en série à l’aide d’une plaque à 96 puits : effectuer des dilutions en série de 10 fois des lysats, dans une plaque stérile à 96 puits selon le schéma de la figure 1A. Répartissez les lysats sur les rangs A et E. Pour chaque plaque, le nombre maximum d’échantillons et/ou de répétitions est de 24.
- Ajouter 180 μL de dH2O dans les puits restants pour effectuer la dilution en série.
- À l’aide d’une pipette à 12 canaux, remettre en suspension les lysats de la rangée A et transférer 20 μL dans la rangée B (lysat de 20 μL + 180 μL dH2O). Bien homogénéiser. Répétez cette étape séquentiellement pour les rangs B et C jusqu’à ce que vous atteigniez la dernière dilution du rang D.
REMARQUE : Nous effectuons généralement trois dilutions (100, 101, 102, 103), utilisant ainsi 4 rangées de la plaque (A-D ou E-H) pour chaque ensemble de 12 échantillons et/ou répétitions.
- Placage par microgouttelettes : utiliser une pipette multicanaux de 0,5 à 10 μL (de préférence à pointes fines) pour transférer 5 μL de chaque rangée de la plaque à 96 puits vers la plaque carrée moyenne solide, conformément à la figure 1B.
- Tout en pipetant lentement les gouttelettes de 5 μL, laissez-les toucher légèrement la gélose. Cela aidera à faire décoller la gouttelette de l’embout vers la gélose et à réduire la possibilité de rétention du liquide à l’intérieur de l’embout.
- Laissez sécher les gouttelettes, fermez la plaque de gélose et incubez-la à 37 °C tout en surveillant la croissance bactérienne. Si vous le souhaitez, incubez les plaques de gélose dans un sac en plastique scellé pour éviter qu’elles ne sèchent.
- Dénombrement des microcolonies : après environ 6 à 10 jours d’incubation, vérifier la présence de colonies individuelles, visibles à l’œil nu (figure 2).
- Comptez les colonies à l’aide de l’objectif de grossissement le plus faible (4x ou moins) d’un microscope optique inversé ou d’une loupe. Les dénombrements doivent être effectués dans les dilutions où le nombre de colonies est inférieur à 300 et supérieur à 30. Vous pouvez également utiliser un appareil photo pour prendre une photo de la gouttelette afin de compter manuellement les colonies sur l’ordinateur ou utiliser un logiciel tel qu’ImageJ pour automatiser le comptage des colonies.
- Pour exprimer le nombre de cellules en UFC/mL, utilisez l’équation suivante :

Où C = nombre de colonies dénombrées, V = volume plaqué en μL et Dil = dilution là où les colonies ont été comptées (100, 101, 102, 103). Par exemple, si 30 colonies ont été dénombrées dans une gouttelette de 5 μL en dilution 102, alors :


Graphique 1. Représentation schématique du protocole mCFU. (A) Dilutions en série 10 fois des lysats contenant du BCG dans une plaque à 96 puits. (B) Boîte de Pétri carrée contenant un milieu de culture solide et recouverte de 96 gouttelettes de 5 μL chacune. Les gouttelettes sont pipetées directement à partir de la plaque à 96 puits à l’aide d’une pipette multicanaux. Créé avec BioRender.com. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Graphique 2. Unités formant des micro-colonies de BCG après 10 jours d’incubation. À gauche, une photo d’une boîte de Pétri carrée recouverte de 96 gouttelettes de 5 μL chacune, comme le montre la figure 1B. À droite, des photos individuelles de 3 gouttelettes correspondent à un lysat original (100) et à deux dilutions (101, 102). Les photos ont été prises à l’aide d’un appareil photo DSRL équipé d’un objectif zoom 18-55 mm (plaque) ou d’un objectif macro 105 mm (gouttelettes). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
5. Comptage des unités formant des micro-colonies aux Fidji (ImageJ)
REMARQUE : La méthode mCFU permet la quantification CFU de grands ensembles d’échantillons. Des photos des gouttelettes peuvent être enregistrées pour une analyse a posteriori afin de faciliter le dénombrement des colonies. Plusieurs appareils photographiques permettent de produire des images d’une qualité suffisante à cet effet. Il s’agit notamment d’appareils photo numériques, de webcams, de microscopes et de loupes fixés à des caméras, ainsi que de téléphones portables. Un logiciel gratuit d’analyse d’images tel qu’ImageJ offre la possibilité de compter manuellement ou automatiquement les colonies dans ces images. Pour démontrer les deux méthodes, Fiji sera utilisé, qui est une distribution d’ImageJ qui regroupe plusieurs outils pour l’analyse scientifique d’images30. Fidji peut être téléchargé à partir de https://fiji.sc/.
- Méthode de comptage manuel
- Ouvrez l’image contenant le mCFU aux Fidji. Sélectionnez Plugins > Analyser > compteur de cellules.
- Dans le menu Compteur de cellules, sélectionnez Initialiser , puis sélectionnez un compteur (par exemple, Type 1).
- Procédez en cliquant sur chaque colonie. Chaque clic sera affiché sur l’image et mettra à jour le compteur (Figure 3). Pour annuler les clics accidentels, sélectionnez Supprimer.
- Enregistrez la valeur affichée sur le compteur. Cliquez sur le bouton Réinitialiser pour réinitialiser le comptage et ouvrir une nouvelle image pour compter des échantillons supplémentaires.
REMARQUE : De plus amples instructions sur ce plugin peuvent être trouvées à https://imagej.net/plugins/cell-counter.
- Méthode de comptage automatisée
- Ouvrez l’image contenant le mCFU aux Fidji. Sélectionnez Image > Tapez > 8 bits. Cela convertira l’image en une image en niveaux de gris 8 bits.
- Sélectionnez l’outil Ovale dans la barre d’outils et dessinez un ovale autour de la zone où se trouvent les colonies (Figure 4A). L’ovale peut être ajusté après avoir été dessiné.
- Sélectionnez Edit > Clear Outside (Modifier effacer l’extérieur) pour supprimer toute interférence de la zone extérieure (Figure 4B). Sélectionnez Image > Ajuster > seuil.
- Déplacez les curseurs dans le menu Seuil jusqu’à ce que les colonies apparaissent en rouge et que le bruit de fond soit réduit au minimum (Figure 4C).
- Sélectionnez Appliquer et quittez la fenêtre de seuil. Une image en noir et blanc est générée (Figure 4D).
- Sélectionnez Analyser > Analyser les particules. Dans la fenêtre d’analyse des particules, spécifiez la plage de la zone de la colonie (entre 1 et l’infini, mesurée en pixels carrés) et de la circularité (entre 0 et 1, où 1 est un cercle parfait ; Graphique 4E).
- Sélectionnez Contours dans le menu contextuel Afficher. Cochez la case Afficher les résultats pour obtenir des mesures détaillées pour chaque colonie dans la fenêtre des résultats. Cochez la case Effacer les résultats pour effacer toutes les mesures précédentes. Cochez la case Summarize (Récapituler ) pour afficher les résultats résumés des mesures (Figure 4E).
- Lancez l’analyseur en sélectionnant OK. Une nouvelle fenêtre apparaît, affichant toutes les colonies délimitées qui ont été détectées et comptées. La fenêtre des résultats affiche les détails de chaque colonie, et la fenêtre des résultats résumés montre le nombre total de colonies dénombrées (Figure 4F).
REMARQUE : Les paramètres de taille et de circularité varient en fonction de la résolution et du grossissement de l’image, ainsi que de la taille et de la forme des colonies. Répétez le processus plusieurs fois jusqu’à ce que les meilleurs paramètres soient trouvés pour détecter toutes les colonies. Vous trouverez de plus amples instructions sur le plugin d’analyse des particules à l’adresse https://imagej.nih.gov/ij/docs/menus/analyze.html#ap.

Graphique 3. Une méthode manuelle pour compter les mCFU à l’aide du plug-in de compteur de cellules sur le logiciel Fiji. Les points bleus indiquent les colonies sur lesquelles l’utilisateur a déjà cliqué. Le menu de droite affiche le nombre de colonies dénombrées jusqu’à présent (le décompte est de 41). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Graphique 4. Méthode automatisée de comptage des mCFU à l’aide d’un logiciel fidjien. (A, B) La zone d’intérêt avec les colonies est sélectionnée à l’aide de l’outil de sélection ovale, et la zone extérieure est supprimée à l’aide de la commande Effacer l’extérieur. (C, D) Une image en noir et blanc des colonies est générée à l’aide de l’outil de seuil. (E, F) Le nombre de colonies est quantifié à l’aide de l’outil Analyser les particules. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.