TrypanoFluidics : Compartmentalization, cultivation and analysis of Trypanosoma brucei by droplet-based micro uidics

Abstract

Trypanosoma brucei est un parasite protozoaire infectant les mammifères en Afrique subsaharienne et provoquant la maladie connue sous le nom de maladie du sommeil. Les parasites sont transmis entre les hôtes mammifères par les piqûres d’un insecte vecteur. La transmission de l’insecte au mammifère est l’une des nombreuses étapes d’un cycle de vie complexe provoquant de nombreux changements métaboliques et physiologiques. Alors que la majorité d’une population se prépare à réintégrer l’insecte vecteur, une fraction de la population s’adapte en permanence au système immunitaire de l’hôte, montrant un schéma hétérogène au sein de la population. Bien que de nombreuses méthodes analytiques soient continuellement développées pour étudier les cellules individuelles, on sait encore peu de choses sur T. brucei au niveau cellulaire. La microfluidique en gouttes est un outil à haut débit pour l’analyse de cellules uniques qui a émergé au cours des dernières décennies. Nous avons développé ici une méthode analytique pour les mesures quantitatives au niveau de la cellule unique basées sur l’encapsulation et la culture de T. brucei dans des gouttes agissant comme des microcompartiments. Nous avons décrit un système microfluidique pour l’encapsulation et l’analyse de cellules individuelles basées sur des mesures de fluorescence. Nous avons d’abord montré la survie de T. brucei pendant plusieurs heures à plusieurs jours dans des gouttelettes avec une influence à la fois sur la survie et la croissance par la taille des gouttelettes. Nous avons observé divers modèles de croissance au sein d’une population et avons découvert que la culture par gouttes de trypanosomes révélait des variants cellulaires à division élevée avec des densités cellulaires 10 fois plus élevées que les techniques de culture standard. Nous avons en outre combiné l’encapsulation de T.brucei avec un test de détection enzymatique pour étudier la sécrétion de protéase. L’utilisation d’un substrat basé sur la fluorescence a permis la détection de l’activité protéase sécrétée par des cellules individuelles. Enfin, nous avons testé la configuration dans deux applications supplémentaires, toutes deux utilisées sur T. brucei unicellulaire. En conclusion, la microfluidique en gouttes s’est révélée prometteuse en tant qu’outil analytique pour la culture et l’analyse des trypanosomes avec un potentiel supplémentaire pour l’analyse unicellulaire à haut débit.