Améliorer la recherche sur le vieillissement à l’échelle du génome grâce à la manipulation automatisée des liquides

Explorer les mécanismes moléculaires du vieillissement

Le vieillissement s’accompagne de modifications des processus moléculaires qui altèrent le fonctionnement des cellules, mais les mécanismes qui sous-tendent ces changements sont souvent mal compris. Andreas Kohler associe l’expertise de son laboratoire dans les mécanismes de maintien de la qualité des protéines mitochondriales à celle du laboratoire de la maîtresse de conférences Verena Kohler, spécialisée dans la protéostasie et le contrôle de la qualité des protéines à l’échelle cellulaire, afin d’étudier la physiologie moléculaire du vieillissement. C’est leur intérêt commun pour l’évolution de ces systèmes au fil du temps qui a conduit les chercheurs à mettre au point la plateforme FAST, une approche polyvalente permettant de réaliser des criblages à l’échelle du génome portant sur le processus de vieillissement.

La biologie mitochondriale revêt une importance particulière pour la recherche sur le vieillissement, le contrôle de la qualité des protéines mitochondriales jouant un rôle central dans les maladies liées à l’âge, notamment la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson. Andreas Kohler explique : « Nous en savons très peu sur la manière dont les protéines produites à l’intérieur des mitochondries sont maintenues et contrôlées avant leur assemblage, alors même que certaines d’entre elles constituent la chaîne respiratoire. Je trouve fascinant que nous en sachions encore si peu sur un processus qui est au cœur même de la vie aérobie sur Terre. »

Éliminer un goulot d’étranglement dans la préparation des plaques à haut débit

La plateforme FAST s’articule autour d’un système robotique capable de cultiver et de multiplier automatiquement des cellules, ainsi que d’évaluer leur croissance sur des milieux solides, ce qui permet à l’équipe d’analyser des milliers de lignées cellulaires différentes. Cependant, le fait de travailler à cette échelle a créé un important goulot d’étranglement lors de la préparation des plaques. Une seule bibliothèque couvrant l’ensemble du génome peut contenir environ 6 500 souches, ce qui nécessite de remplir des milliers de plaques de milieu de culture ; lorsque cette opération est effectuée manuellement, elle nécessite des heures de travail fastidieux et répétitif.

Andreas Kohler explique : « Le distributeur de réactifs WELLJET d’INTEGRA s’est avéré être la solution idéale pour automatiser entièrement le remplissage de ces plaques. C’est vraiment un outil exceptionnel. La programmation est très rapide et facile, et il a considérablement simplifié notre approche, en éliminant complètement le goulot d’étranglement. »

Ce que l’équipe apprécie particulièrement avec le WELLJET, c’est son module de stockage de plaques intégré, qui permet de traiter de grands lots de plaques sans avoir recours à des équipements robotiques supplémentaires. « Pour d’autres systèmes, nous aurions eu besoin de robots supplémentaires ou aurions dû adapter les systèmes d’une manière ou d’une autre. Le WELLJET est très peu encombrant et n’a pas besoin d’être connecté au reste du système automatisé. Grâce à ces atouts majeurs, cet outil s’intègre parfaitement à notre flux de travail. Il offre également une grande flexibilité en matière de matériel de laboratoire, et nous pouvons utiliser toutes nos plaques existantes sans aucune adaptation. »

Rendre la recherche à haut débit plus durable

Augmenter le débit n’est pas la seule priorité de l’équipe. Les chercheurs tiennent également à réduire au minimum l’impact environnemental du criblage à grande échelle, le traitement de milliers d’échantillons pouvant générer des quantités considérables de déchets plastiques. La plateforme robotique principale utilise des broches métalliques réutilisables pour la propagation des cellules, au lieu d’embouts de pipette en plastique jetables ; ces broches sont stérilisées entre chaque utilisation.

L’importance accordée à la réduction des déchets est un autre aspect des produits INTEGRA qui a séduit Andreas Kohler et son équipe. « Nous essayons d’éviter autant que possible les déchets en plastique, et le WELLJET est équipé de cassettes réutilisables et stérilisables, ce qui évite d’avoir à utiliser tous ces embouts de pipette que l’on retrouve sur certains autres systèmes robotisés. Les cassettes ont également une durée de vie assez longue, ce qui permet d’économiser des ressources. »

Améliorer le reformatage grâce au pipetage automatisé

Le reformatage des plaques a constitué un autre défi auquel l’équipe a dû faire face : les cellules sont cultivées dans des plaques à 96 puits afin de bénéficier de l’aération nécessaire à leur croissance, puis transférées dans des plaques à 384 puits pour une analyse à haut débit. Ce deuxième goulot d’étranglement a été éliminé grâce à deux pipettes électroniques portables MINI 96 d’INTEGRA.

Andreas Kohler explique : « Auparavant, nous faisions tous les transferts à l’aide de pipettes multicanaux, et le traitement d’une seule plaque prenait, au mieux, entre 10 et 15 minutes. Avec la MINI 96, tout se fait en quelques secondes. Nous utilisons à la fois des pipettes de 125 µl et de 300 µl, et il est désormais très facile d’effectuer le transfert d’un type de plaque à l’autre et de mener à bien les étapes de coloration nécessaires à la cytométrie en flux. » L’automatisation de ces tâches répétitives a permis aux chercheurs de consacrer davantage de temps à leurs travaux de recherche et de réduire au minimum les erreurs lors d’expériences de criblage à grande échelle. « Ce processus était souvent source de frustration car, même si le reformatage était une tâche très répétitive et ennuyeuse, il fallait rester concentré pour éviter de faire des erreurs. La MINI 96 a considérablement simplifié les choses et, surtout, elle réduit le risque d’erreur humaine. »

Une intégration fluide soutenue par une assistance d’experts

Andreas Kohler est impressionné par le soutien apporté par INTEGRA, notamment lorsqu’un problème de compatibilité s’est présenté : « Nous avons rencontré un problème qui ne pouvait pas être résolu immédiatement, mais INTEGRA s’en est chargée et ses ingénieurs ont trouvé une solution. » L’équipe a continué à bénéficier de l’expertise d’INTEGRA, notamment pour obtenir des conseils sur le choix des réservoirs et autres équipements de laboratoire adaptés à ses processus de travail. Le WELLJET et les MINI 96 ayant désormais éliminé deux des principaux goulots d’étranglement liés à la manipulation des liquides sur la plateforme FAST, les chercheurs peuvent se concentrer sur leurs travaux de criblage à haut débit, ce qui leur permettra d’approfondir leurs connaissances sur les processus moléculaires sous-jacents au vieillissement et sur le fonctionnement mitochondrial.

Le distributeur de réactifs WELLJET convient à un large éventail d’applications nécessitant une distribution rapide, précise et économique des réactifs. Découvrez comment ce distributeur peut optimiser les processus de votre laboratoire.

La MINI 96 est une pipette électronique portable à 96 canaux abordable, adaptée à un large éventail d’applications dans le domaine des sciences de la vie. Découvrez comment cette pipette peut améliorer la productivité de presque tous les laboratoires.