Les systèmes d’alimentation par membrane artificielle pour tiques sont des outils très efficaces pour la recherche sur les tiques et sont largement utilisés dans de nombreux laboratoires de recherche comme alternatives viables à l’alimentation d’animauxvivants 28,29. La principale valeur de ces systèmes réside dans leur capacité à délivrer ou récupérer divers agents via la farine sanguine, y compris les agents pathogènes, les acaricides, les composés dérivés des tiques et d’autres moléculesmodulatrices 22,23,25,27. L’optimisation des systèmes d’alimentation par membrane artificielle pourrait faciliter le développement d’un élevage durable en colonie de tiques, réduisant ainsi la dépendance aux animaux vivants.
Le système d’alimentation in vitro des tiques décrit dans ce protocole a été particulièrement efficace chez les adultes d’Amblyomma americanum et d’Ixodes scapularis. Les taux de réussite de l’alimentation des tiques sont définis comme la proportion (ou pourcentage) de tiques qui réussissent à se nourrir jusqu’à un engorgement complet. Cependant, les tiques partiellement nourries (généralement 3 à 4 jours après l’initiation de l’alimentation) suffisent souvent à répondre à des hypothèses expérimentales spécifiques pour la plupart des laboratoires de recherche sur les tiques étudiant la biologie ou la physiologie des tiques. Dans ce protocole de système d’alimentation par membrane artificielle, et pour répondre à des objectifs de recherche spécifiques du projet alpha-Gal (αGal), les termes « taux d’alimentation des tiques » étaient utilisés pour désigner l’acquisition de tiques partiellement nourries (2 à 5 jours d’alimentation) et « succès de l’alimentation des tiques » pour désigner un engorgement complet chez A. americanum. Les taux d’alimentation les plus élevés étaient chez les femelles d’A. americanum (87,6 %), suivies des mâles d’A. americanum (86,3 %), des femelles d’A. maculatum (68,2 %), des mâles d’A. maculatum (76,6 %), des femelles d’I. scapularis (65,2 %) et des femelles de R. sanguineus (56,6 %), tandis que le taux de réussite alimentaire d’A. americanum était de 42,8 % (tableau 1). Les femelles partiellement nourries d’A. americanum ont été classées selon les jours d’alimentation en 4 catégories (phases d’alimentation), modifiées par rapport aux publications précédentescomme suit : 21 : (1) non nourrie, (2) 2 à 3 jours partiellement nourrie, (3) 4 à 5 jours partiellement nourrie, et (4) engorgée (Figure 5). Le stade d’alimentation en engorgement comprenait des tiques au début de la phase d’engorgement rapide (avec des poids allant de 48,9 mg à 109 mg) et des tiques complètement engorgeées (avec des poids allant de 272,7 mg à 348,7 mg) (Figure 5). Ce système d’alimentation par membrane artificielle a permis de multiples études au sein du même groupe de recherche et collaborateurs en permettant la génération de tiques partiellement nourries sur du sang bovin, qui ont ensuite été utilisées pour infester des souris et tester l’hypothèse de transmission du syndrome alpha-gal (AGS), une allergie à la viande rouge induite par la piqûre de tique, et pour une étudeN-glycomique 11,21, 37. La commodité de l’installation individuelle permettait l’utilisation de différentes sources de sang, et le couvercle transparent ainsi que la hauteur minimale de la chambre facilitaient la visualisation des tiques pendant la période d’alimentation sous un stéréomicroscope avec une distance de travail suffisante.
Des modifications récentes de l’humidité (du bain-marie, 90 % d’humidité relative, au bain sec, 63 % ± 2 % d’humidité humide), de la température (de 37 °C à 35 °C puis de nouveau à 37 °C) et de l’épaisseur de la membrane (Tableau 1) ont permis l’alimentation réussie de plusieurs espèces de tiques. Bien que la température et l’humidité relative (HR) soient des variables importantes à contrôler lors de l’alimentation in vitro des tiques, l’épaisseur et la résistance de la membrane sont des facteurs critiques garantissant une alimentation réussie entre différentes espèces de tiques33,38. Il est essentiel de considérer que les tiques à pièces buccales courtes, telles que Rhipicephalus sanguineus et Dermacentor variabilis, nécessitent des membranes plus fines que celles avec des pièces buccaleslongues 39, comme Amblyomma spp et Ixodes spp. Les taux d’alimentation des tiques les plus élevés étaient chez Amblyomma americanum et A. maculatum, avec une épaisseur de membrane de 100 à 200 μm ; Rhipicephalus sanguineus à des épaisseurs comprises entre 70 et 100 μm ; Ixodes scapularis à des épaisseurs <150 μm, et Dermacentor variabilis <150 μm (Tableau 1). Un facteur clé à noter dans l’alimentation par membrane artificielle est que des fluctuations des taux d’alimentation persistent. Dans ce système, un léger changement de température, c’est-à-dire de 37 °C à 35 °C puis de retour à 37 °C après quelques jours, améliore ou restaure souvent les taux d’alimentation des tiques. De plus, passer du bain sec au bain-marie donne des résultats similaires pour Amblyomma spp. et Ixodes scapularis, cependant, cet effet n’a pas été observé pour Rhipicephalus sanguineus, qui se nourrit plus efficacement à 63 % ± 2 % d’humidité relative lors des bains secs.
D’autres systèmes d’alimentation artificielle pour tiques, tels que ceux adaptés du système à écoulement continu en cinq parties développé par Ueti, M. et al. (USDA-ARS) et modifié plus tard pour des espèces supplémentaires de tiques par Yamasaki, Y. et al., ont démontré une grande efficacité, offrant des taux de réussite d’alimentation des tiques constammentélevés 27,40. Cependant, les études nécessitant un accès fréquent au système pour la dissection des tiques partiellement alimentées rendent ces installations moins adaptées, car l’ouverture et la fermeture répétées de la chambre de logement des tiques peuvent être fastidieuses. La chambre imprimée en 3D décrite dans ce protocole dispose d’un couvercle magnétique à verrouillage sûr et de boîtes de Petri individuelles, permettant une manipulation facile et une inspection visuelle de l’alimentation des tiques sans perturber l’installation. Le couvercle transparent permet une surveillance visuelle sans perturbation et se fixe solidement à la chambre via des aimants intégrés, contrairement aux systèmes d’alimentation des tiques les plus courants, tels que ceux optimisés par la conception originale de Kröber et Guerin22,29, où la visualisation individuelle n’est pas possible sans retirer la chambre d’alimentation du sang car toutes les unités d’alimentation sont intégrées dans une seule plaque et où les méthodes utilisées pour empêcher la fuite des tiques N’autorisez pas la visualisation. De plus, ce système d’alimentation par les tiques in vitro peut être affiné davantage pour délivrer de plus petits volumes de sang spécifiques au site. Par exemple, une fois que les tiques femelles sont attachées à des sites d’alimentation définis, la boîte de Petri inférieure pourrait être remplacée par de mini-réservoirs, comme la partie supérieure d’un tube PCR de 100 μL, contenant moins de 100 μL de sang positionné directement sous la zone d’attache (Figure supplémentaire 1). Cette approche d’alimentation à faible volume permettrait des études détaillées sur l’acquisition et la transmission des agents pathogènes, ainsi que des investigations sur les effets des toxiques contre les tiques et des anticorps dérivés de l’hôte. Ce protocole a démontré son efficacité pour obtenir des tiques partiellement nourries provenant de diverses espèces adultes. Pour les besoins de cette étude, les taux de ponte et d’engorgement complet n’ont pas été évalués dans ce protocole ; cependant, une optimisation supplémentaire est en cours dans le but d’obtenir une progéniture de tiques, ce qui pourrait être réalisé avec Amblyomma americanum et Ixodes scapularis sur la base d’observations préliminaires. Peut-être la caractéristique la plus innovante de ce système est sa flexibilité pour des manipulations expérimentales à petite échelle, permettant une variation contrôlée des traitements et des conditions environnementales, tout en soutenant des applications d’élevage en colonie.
L’alimentation in vitro des tiques est un outil précieux pour les chercheurs étudiant la biologie, la physiologie et la compétence vectorielle des tiques. Cependant, l’alimentation des tiques par membrane artificielle est une tâche longue et exigeante en efforts. Ce protocole, qui comprend une chambre imprimée en 3D avec un système de verrouillage sûr et une membrane simple fabriquée en laboratoire, offre une installation simple une fois les chambres imprimées et les membranes préparées, permettant une utilisation prolongée. De plus, en ajustant l’épaisseur de la membrane, le système peut être adapté efficacement à différentes espèces de tiques. Une optimisation supplémentaire, incluant la taille de la chambre et l’épaisseur de la membrane, peut permettre son application à différents stades de vie des tiques.