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Les ommatidies de la drosophile constituent un système utile pour l’étude de diverses fonctions biologiques et maladies génétiques. La régularité des ommatidies est une bonne mesure pour examiner l’effet des mutations génétiques4. Même s’il existe plusieurs méthodes de calcul de la régularité ommatidienne, telles que le classement manuel, ces méthodes peuvent être fortement biaisées. Pour surmonter cette approche biaisée, des outils semi-automatiques ont été développés 1,11.
Pour une quantification précise à l’œil, la préparation et l’installation des mouches doivent être optimisées. Bien que nous comprenions que chaque laboratoire aura sa propre configuration, nous fournissons la configuration suivante dans notre laboratoire pour donner aux lecteurs une idée de la façon de préparer les mouches pour l’acquisition d’images. Les mouches sont congelées et stockées à -80 °C. Nous avons utilisé une taille d’échantillon de 3 car, d’après notre expérience, lorsque GMR-GAL4 est combiné avec la mutation S81L, il y a très peu de variation au sein de la population. Cependant, gardez à l’esprit que la taille de l’échantillon doit être ajustée pour effectuer des tests de signification d’hypothèse nulle. Pour monter les mouches pour l’acquisition d’images, la tête de la mouche repose sur une très petite feuille de papier qui agit comme un oreiller de sorte que le centre de l’œil est à peu près le plan focal (figure supplémentaire S1). Notre laboratoire utilise un microscope et une caméra à pile Z (voir le tableau des matériaux) car cela produit des images globalement plus claires, permettant la meilleure visualisation de l’œil entier puisque l’œil de la mouche est en forme de dôme. Cependant, la fonction Z-stack n’est pas une exigence pour ce protocole car nous avons utilisé avec succès cette méthode avec un stéréomicroscope plus ancien sans la fonction Z-stack13. Le cadran de l’anneau lumineux pour la luminosité n’est pas tourné à plus de 1/4 de la hauteur pour éviter la surexposition. L’épaisseur totale de nos échantillons varie entre 300 et 450 microns.
Dans cette étude, nous avons montré que l’analyse des yeux de mouche avec ilastik et Flynotyper génère des résultats de quantification des ommatidies non biaisés et fiables. Nous avons analysé les modèles de drosophiles ommatidies à l’aide d’ilastik, un outil d’analyse de bioimages basé sur l’apprentissage automatique, pour marquer les ommatidies, puis de Flynotyper, une méthode de calcul utilisée pour mesurer la régularité des ommatidies 1,11. Nous préférons utiliser une lumière annulaire pour obtenir des images pour une meilleure évaluation qualitative. Cependant, cette approche ne permet pas à Flynotyper de produire des résultats quantitatifs à partir de ces images. Par conséquent, ilastik est mis en œuvre pour prétraiter ces images, et ces images traitées ont été utilisées avec succès avec Flynotyper pour produire des résultats quantitatifs. Lorsque les images n’ont pas été prétraitées avec de l’ilastik avant Flynotyper, les P-Scores globaux étaient similaires entre les yeux non dégénératifs et dégénératifs. Cela souligne l’importance d’utiliser ilastik en premier lors de la mise en œuvre d’une lampe annulaire pour des résultats quantitatifs.
Il y a quelques limites dans nos méthodes. Les paramètres d’ilastik peuvent varier considérablement et peuvent entraîner des données non significatives. Par exemple, nous avons effectué une autre série d’analyses en utilisant les mêmes images, mais nous avons ajusté la valeur sigma de premier plan dans ilastik à 2,5 au lieu de 5. Cela a entraîné une perte de sensibilité dans les phénotypes modérément dégénératifs (figure supplémentaire S2 et tableau supplémentaire S1). Une autre limitation est la perte de sensibilité dans les yeux avec trop de dégénérescence. Par rapport à un œil 3x_S81L, un œil avec des taches nécrotiques est qualitativement beaucoup plus dégénéré. Cependant, le P-Score moyen pour 3x_S81L yeux était de 60,2, tandis que le P-score moyen pour les yeux avec des plaques nécrotiques était de 60,9. Ainsi, les yeux trop dégénérés, tels que les plaques nécrotiques, peuvent également entraîner une perte de sensibilité (Figure supplémentaire S3).
Une étape critique de ce protocole est la sélection d’une image standard appropriée, qui est utilisée pour entraîner ilastik. Une image standard non dégénérée avec un contraste distinct entre les ommatidies et les cellules pigmentaires environnantes, telles que les yeux rouges ou oranges, entraînera une quantification plus précise chez Flynotyper. Une autre étape critique est la sélection des caractéristiques dans ilastik où la sensibilité, représentée par des valeurs sigma, est sélectionnée pour affiner le logiciel d’apprentissage automatique (Figure 1D). La sélection d’un nombre insuffisant de caractéristiques peut réduire la sensibilité de l’ilastik, ce qui entraîne un marquage imprécis de l’ommatidie. La sélection d’un trop grand nombre de caractéristiques augmentera la durée et la puissance de traitement nécessaires pour générer des résultats, ce qui réduira l’efficacité de la procédure. Alternativement, s’il y a une dégénérescence qualitative notable de l’œil, mais que les résultats de l’analyse ne sont pas statistiquement significatifs, l’augmentation de la valeur sigma des caractéristiques sélectionnées serait une solution potentielle. Cependant, les sélections de caractéristiques fournies dans ce protocole produisent régulièrement des résultats précis. En suivant les étapes critiques telles qu’elles sont écrites, vous pourrez atténuer les problèmes les plus courants et résoudre les problèmes à l’avenir.
En résumé, cette méthode fournit de meilleures images qualitatives tout en permettant une quantification impartiale et fiable du système oculaire de la drosophile . Par conséquent, cette méthode pourrait améliorer l’utilité de la dégénérescence oculaire en tant qu’outil puissant pour modéliser les maladies dégénératives à l’avenir.