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De nombreuses méthodes, telles que l’exploration du génome et l’examen des voies de biosynthèse silencieuses, ont facilité la découverte de nouveaux produits chimiques bioactifs au cours des dernières années21,22. Cependant, les NP découverts à l’aide de ces méthodes présentent souvent une grande similitude structurelle avec des composés connus. L’accès à des micro-organismes auparavant non cultivés permettra d’obtenir une plus grande diversité chimique et des NP avec de nouveaux modes d’action qui peuvent mieux aider à lutter contre la résistance microbienne. Il a été démontré que la technique d’isolement iChip augmente la cultivabilité de nouveaux micro-organismes, qui peuvent être utilisés pour construire des bibliothèques de micro-organismes pour la découverte de nouvelles NP.
La première conceptualisation d’une iChip a été publiée en 2002, qui consistait en des anneaux métalliques uniques contenant un mélange de cellules de gélose scellées avec des membranes semi-perméables et incubées in situ23. Il a ensuite été itéré en 2010 pour contenir une petite puce avec de nombreux puits11, suivi par le développement d’une iChip peu coûteuse construite à partir de matériaux de laboratoire courants dans une publication influente de Nature Protocols en 20179. Plusieurs modifications ont été apportées au protocole Nature dans cette publication afin d’en améliorer l’aspect pratique et la facilité d’utilisation. Le protocole Nature consiste à coller une membrane semi-perméable des deux côtés d’une puce par rapport à cette méthode, qui utilise un couvercle de plaque adhésive sur un côté. Des problèmes peuvent survenir lors de l’utilisation de colle silicone pour fixer la membrane après le chargement de l’iChip. À notre connaissance, tous les adhésifs à base de silicone non toxiques émettent de l’acide acétique en se fixant, ce qui peut avoir un impact sur la viabilité cellulaire24. Le protocole décrit dans cette vidéo réduit également considérablement la quantité de manipulation nécessaire après l’inoculation en utilisant le couvercle de la plaque PCR pour sceller la plaque remplie, garantissant ainsi la stérilité et réduisant le temps de préparation. D’après l’identification de plusieurs nouveaux isolats dans le cadre de cette expérience, l’utilisation d’une seule membrane semi-perméable inhibe l’augmentation des taux de découverte de nouveaux organismes qui a été signalée pour les iChips construites avec deux membranes semi-perméables. Cependant, d’autres expériences avec un échantillon de plus grande taille seraient nécessaires pour quantifier l’impact.
Une autre modification de la méthode consiste à ne sous-cultiver que des iChips modifiés qui contiennent de la croissance dans moins de 25 % des puits. Si des colonies se développent dans la majorité des puits d’une plaque, il y a probablement des puits qui contiennent plusieurs micro-organismes, même s’ils ne sont pas facilement visibles. Au cours de la mise au point de la méthode, il a été constaté qu’il était en grande partie impossible d’obtenir des cultures axéniques lors de la sous-culture à partir de puits contenant plus d’une colonie. L’isolement des cultures non axéniques pose des problèmes importants en aval en termes de dosages de bioactivité et d’identification. Ainsi, pour simplifier, il est recommandé de ne sous-cultiver que des iChips modifiés avec des colonies poussant dans une partie des puits.
Le problème le plus important qui peut survenir avec les méthodes iChip est la contamination de puits ou d’iChips entiers par d’autres micro-organismes. La contamination est indiquée par des colonies qui poussent dans les puits témoins, ou par le même micro-organisme qui se développe dans plusieurs puits ou dans une zone entière de l’iChip modifié. La source de contamination pourrait être due à une stérilisation inadéquate des matériaux lors de la mise en place ou à une technique d’asepsie inappropriée. Dans de tels cas, assurez-vous que tous les matériaux utilisés sont stérilisés à l’autoclave ou à l’éthanol comme indiqué dans la méthode, et assurez-vous qu’aucun contact ne se produit entre les articles non stériles et l’iChip modifié autre que le mélange agar-cellule. Si une prolifération d’un seul micro-organisme est observée au fond ou au sommet de plusieurs puits iChip modifiés, c’est probablement le résultat d’une étanchéité incomplète entre les puits et la membrane. Dans ce cas, assurez-vous que l’adhésif utilisé est 100 % silicone, qui ne se dégrade pas dans l’éthanol, et assurez-vous que la membrane semi-perméable et le couvercle de la plaque PCR sont complètement scellés autour de chaque puits pendant la construction.
La série de dilutions utilisée dans le protocole actuel devrait fournir une dilution adéquate pour la plupart des types de sols avec une période d’entreposage de moins d’une semaine, car elle comprend une gamme de dilutions mille fois supérieure. Cependant, il peut y avoir des variations importantes dans le nombre de micro-organismes entre les types de sol. Si les puits témoins ne contiennent pas de croissance, mais que plusieurs colonies se développent dans chaque puits des quatre iChips modifiés, les concentrations cellulaires utilisées n’étaient pas assez faibles. La série de dilution doit être modifiée pour atteindre des concentrations cellulaires plus faibles dans les mélanges cellules-milieux utilisés pour configurer les iChips modifiés. De même, si aucune croissance n’est observée dans l’une de ces plaques, les concentrations utilisées dans les mélanges cellules-milieux doivent être augmentées. Alternativement, il est possible que la température du milieu utilisé ait été trop élevée pour la survie des micro-organismes. Dans ce cas, il faut laisser refroidir le milieu autant que possible sans se solidifier avant d’être ajouté à la suspension cellulaire diluée.
La technologie est une avancée importante pour surmonter la grande anomalie du comptage sur plaque. Cependant, elle reste limitée par l’inadéquation des techniques de culture conventionnelles, comme l’indique le nombre de micro-organismes qui ne survivent pas au transfert de l’iChip modifié aux plaques de gélose conventionnelles. Des publications antérieures ont rapporté que plusieurs cycles de sous-culture et d’incubation dans des iChips augmentent encore la cultivabilité des micro-organismes. Le temps de domestication prolongé et l’exposition aux facteurs de croissance du sol lors de l’utilisation de la gélose dans l’iChip augmentent les chances qu’une colonie se développe uniquement sur la gélose. Cependant, il n’a pas été signalé que cette approche produisait une probabilité plus élevée de micro-organismes nouveaux qu’une seule incubation d’iChip25,26.
De nombreuses autres tactiques sont explorées et modifiées pour augmenter la cultivabilité de nouveaux micro-organismes. Par exemple, la fabrication d’un dispositif iChip entier à partir d’un matériau semi-perméable a été proposée pour faciliter la co-culture de micro-organismes dans les puits voisins27. Cela dit, l’un des avantages de la construction décrits dans cette publication est son faible coût, le coût de construction d’une plaque équivalant à environ 12 $ (4 $ par plaque de 96 puits, 8 $ par membrane, 2 $ par couverture PCR). De plus, sa construction simple en fait un outil simple lorsqu’il est utilisé comme décrit et offre de nombreuses possibilités de personnalisation. Bien que ce protocole utilise un milieu sélectif pour les bactéries, le dispositif expérimental peut théoriquement être ajusté pour cibler une population microbienne souhaitée en modifiant le milieu utilisé, par exemple en utilisant des milieux suppresseurs de bactéries pour cibler les champignons, ou une gélose à faible teneur en nutriments pour les micro-organismes sporulants.