2.14: Quantification de la durée de vie des invertébrés

Les expériences de quantification de la durée de vie permettent aux scientifiques d’examiner les influences génétiques et environnementales sur la durée de vie d’un organisme. Des organismes modèles d’invertébrés, tels que la mouche des fruits Drosophila melanogaster et l’ascaris Caenorhabditis elegans, se sont avérés extrêmement utiles à cet égard. En réalisant des expériences qui mesurent et manipulent la durée de vie de ces organismes, les scientifiques ont commencé à déterminer les facteurs affectant le processus de vieillissement.

Dans cette vidéo, vous découvrirez certains principes de la durée de vie et du vieillissement, les protocoles de base pour mesurer la durée de vie chez le ver et la mouche des fruits, et les façons dont ces expériences sont appliquées.

Avant d’examiner les procédures expérimentales de mesure de la durée de vie, il est important de comprendre d’abord ce qu’est la durée de vie et le vieillissement.

La durée de vie est la durée de vie et de fonctionnement d’un organisme, entre la naissance et la mort. Certains organismes, comme de nombreuses plantes, pourraient théoriquement vivre éternellement. Pendant ce temps, la plupart des animaux cesseraient naturellement de grandir, même dans des conditions idéales, après quoi ils vieilliront ou « sénescent » jusqu’à mourir.

Les scientifiques ne comprennent pas encore complètement pourquoi les organismes vieillissent. Divers facteurs, y compris les radiations et les dommages chimiques causés par l’environnement, et les sous-produits toxiques de nos propres processus métaboliques, ont tous été suggérés pour jouer un rôle dans le vieillissement.

Pour étudier ces facteurs, les chercheurs ont tiré parti des courtes périodes de génération des organismes modèles d’invertébrés, tels que les vers et les mouches, qui permettent aux scientifiques d’observer plusieurs générations pendant des jours ou des semaines, plutôt que des mois, comme dans le cas des modèles de mammifères tels que les souris. Ils sont également très susceptibles de manipulation génétique, avec de nombreux outils disponibles qui permettent d’activer ou de désactiver facilement des gènes spécifiques pour observer leurs effets sur le processus de vieillissement.

Maintenant que nous avons appris pourquoi les modèles d’invertébrés se prêtent très bien aux études de vieillissement, voyons comment les expériences de mesure de la durée de vie sont réalisées chez les vers. En bref, ces expériences consistent à collecter des vers parents, à synchroniser l’âge de leur progéniture, à traiter les vers larvaires avec un médicament pour inhiber la reproduction, et enfin à transférer des vers sur des plaques de test et à compter les vers morts ou vivants.

Au début de la procédure, il est nécessaire d’obtenir un nombre suffisant d’animaux du même âge en synchronisant un lot de vers pour qu’ils pondent tous les œufs en même temps. Pour ce faire, les premiers vers sont laissés sur la même plaque de culture pendant environ une semaine, ce qui leur permet de consommer toute la nourriture disponible, et donc d’induire la famine. Certaines des larves de vers qui sont affamées entreront dans un état robuste et arrêté de croissance appelé « dauer ». Ensuite, ces larves de dauer sont déplacées dans une assiette fraîche. Dans cet environnement riche en nourriture, les larves de dauer reprendront leur cycle de vie et deviendront de jeunes adultes matures sur le plan reproductif.

Enfin, après deux jours, ces vers adultes sont transférés sur une autre assiette fraîche et laissés pondre des œufs jusqu’à 24 heures. Une fois qu’un nombre suffisant d’œufs est acquis, les adultes sont retirés de la plaque et les œufs sont incubés à 20 ? C pendant 2-3 jours pour permettre aux vers d’éclore et de se développer jusqu’au stade larvaire L4.

Pour mesurer la durée de vie des vers, ces larves sont transférées dans des plaques contenant le médicament FUDR, qui supprime la reproduction des vers sans affecter la durée de vie des adultes. Au cours de l’expérience, pour déterminer si les vers sont vivants ou morts, la plaque peut être tapotée pour observer le mouvement des vers. Pour les vers plus âgés, il peut être nécessaire de pousser doucement la tête du ver pour susciter une réponse. Retirez les vers morts et notez le nombre de vers morts et vivants. Les animaux doivent être transférés dans des assiettes fraîches tous les 2-3 jours pour éviter la famine.

Maintenant que nous vous avons montré la quantification de la durée de vie chez les vers, examinons comment cela se fait chez les mouches des fruits. En bref, la procédure consiste à permettre aux femelles de pondre des œufs dans une cage spéciale, à collecter des œufs, à laisser les larves se transformer en mouches, à trier les mouches en fonction du sexe et enfin à compter les mouches mortes qui apparaissent au fil du temps.

Pour obtenir des mouches du même âge, les mouches adultes sont placées dans une cage de collecte d’œufs, qui contient des plaques de jus de fruits et de gélose striées de pâte de levure. Les œufs collectés sont lavés, placés dans des bouteilles de croissance larvaire et incubés pendant environ 10 jours pour que les mouches se développent. Les mouches adultes âgées d’un jour sont ensuite transférées dans des bouteilles de nourriture pour adultes et incubées pendant deux jours pour leur permettre d’atteindre la maturité sexuelle.

Ces mouches sont ensuite collectées, anesthésiées et triées en mâles et en femelles pour éviter de confondre les mesures de la durée de vie avec des facteurs spécifiques au sexe. Ensuite, les mouches unisexes sont placées dans des flacons de croissance. Tous les deux jours, les mouches doivent être « retournées » dans de nouveaux flacons avec de la nourriture fraîche. Les mouches mortes sont notées en comptant celles qui sont restées dans l’ancienne fiole, ainsi que celles qui sont tombées dans la nouvelle fiole.

Maintenant que vous avez appris les protocoles de base pour mesurer la durée de vie dans des modèles d’invertébrés, voyons comment les scientifiques adaptent ces techniques à l’étude de la biologie du vieillissement et de la longévité.

Les chercheurs étudient les effets de différents facteurs, tels que la température et les médicaments, sur la durée de vie. Dans cette étude particulière, les scientifiques ont cultivé des vers dans des milieux liquides dans des plaques de microtitration de 96 puits, afin que les effets de plusieurs substances et conditions de croissance puissent être testés à la fois. Ils ont découvert que, par exemple, faire pousser les vers à 25 ans ? C, plutôt que 20 ? C, a diminué la durée de vie du ver, tout comme les concentrations élevées de l’antidépresseur Mirtazepine.

Les tests de durée de vie peuvent également être combinés à des techniques telles que l’interférence ARN, ou ARNi, pour identifier les gènes qui affectent la survie des animaux. L’ARNi est une technique expérimentale puissante qui utilise des ARN courts pour diminuer, ou « renverser », le niveau d’expression d’un gène cible. Ici, les scientifiques ont traité des vers avec de l’ARNi contre le gène bec-1, puis les ont infectés avec la bactérie pathogène Salmonella et ont effectué un test de survie. Les vers dont bec-1 a été renversé ont montré une diminution marquée de leur durée de vie par rapport aux vers où le gène s’exprime normalement.

Enfin, des expériences de quantification de la durée de vie sont utilisées pour évaluer l’effet de différentes conditions de croissance sur la longévité des animaux. Dans cette expérience, les scientifiques ont cultivé des vers du même âge sur une série d’assiettes avec une quantité variable de nourriture bactérienne. Il a été observé que ce régime de croissance, appelé restriction calorique ou alimentaire, a un effet significatif sur la durée de vie des vers.

Vous venez de regarder la vidéo de JoVE sur la quantification de la durée de vie dans les modèles d’invertébrés. Cette vidéo aborde certains des principes qui sous-tendent le vieillissement et la durée de vie, les protocoles de mesure de la durée de vie chez les vers et les mouches, et quelques applications des expériences de mesure de la durée de vie. En fin de compte, l’espoir est que ces expériences aideront les scientifiques à trouver les facteurs et les voies qui contrôlent le vieillissement, et permettront le développement de thérapies pour traiter les maladies liées à l’âge, comme la maladie d’Alzheimer et les maladies cardiovasculaires. Merci d’avoir regardé !