L’appareil d’annulation du sommeil: une méthode très efficace pour priver la drosophile du sommeil
Summary
La privation de sommeil est un outil puissant pour étudier la fonction et la régulation du sommeil. Nous décrivons un protocole pour priver la drosophile du sommeil à l’aide de l’appareil d’annulation du sommeil, et pour déterminer l’étendue du sommeil de rebond induit par la privation.
Abstract
L’homéostasie du sommeil, l’augmentation du sommeil observée après la perte de sommeil, est l’un des critères déterminants utilisés pour identifier le sommeil dans tout le règne animal. En conséquence, la privation de sommeil et la restriction du sommeil sont des outils puissants qui sont couramment utilisés pour fournir un aperçu de la fonction du sommeil. Néanmoins, les expériences de privation de sommeil sont intrinsèquement problématiques en ce que le stimulus de privation lui-même peut être la cause de changements observés dans la physiologie et le comportement. En conséquence, les techniques de privation de sommeil réussies devraient garder les animaux éveillés et, idéalement, entraîner un rebond du sommeil robuste sans induire également un grand nombre de conséquences imprévues. Ici, nous décrivons une technique de privation de sommeil pour Drosophila melanogaster. L’appareil d’annulation du sommeil (SNAP) administre un stimulus toutes les 10 s pour induire une géotaxie négative. Bien que le stimulus soit prévisible, le SNAP empêche efficacement >95% du sommeil nocturne, même chez les mouches avec un taux de sommeil élevé. Il est important de savoir si la réponse homéostatique ultérieure est très similaire à celle obtenue en utilisant la privation de la main. Le moment et l’espacement des stimuli peuvent être modifiés pour minimiser la perte de sommeil et ainsi examiner les effets non spécifiques du stimulus sur la physiologie et le comportement. Le SNAP peut également être utilisé pour restreindre le sommeil et pour évaluer les seuils d’excitation. Le SNAP est une puissante technique de perturbation du sommeil qui peut être utilisée pour mieux comprendre la fonction du sommeil.
Introduction
Le sommeil est presque universel chez les animaux, mais sa fonction reste incertaine. L’homéostasie du sommeil, l’augmentation compensatoire du sommeil après la privation de sommeil, est une propriété déterminante du sommeil, qui a été utilisée pour caractériser les états de sommeil chez un certain nombred’animaux1,2,3,4,5.
Le sommeil à la mouche présente de nombreuses similitudes avec le sommeil humain, y compris une réponse homéostatique robuste à la perte de sommeil4,5. De nombreuses études sur le sommeil à la mouche ont utilisé la privation de sommeil à la fois pour déduire la fonction du sommeil en examinant les conséquences néfastes qui découlent d’un réveil prolongé et pour comprendre la régulation du sommeil en déterminant les mécanismes neurobiologiques contrôlant la régulation homéostatique du sommeil. Ainsi, il a été démontré que les mouches privées de sommeil présentaient des déficiences d’apprentissage et de mémoire6,7,8,9,10, 11,12, plasticité structurelle13,14,15, attention visuelle16, récupération après une lésion neuronale17,18, accouplement et comportements agressifs19, 20, prolifération cellulaire21, et réponses au stress oxydatif22,23 pour n’en nommer que quelques-uns. En outre, les recherches sur les mécanismes neurobiologiques contrôlant le sommeil de rebond ont fourni des informations critiques sur la machinerie neuronale qui constitue l’homéostat du sommeil8,9,23,24,25,26,27,28,29 . Enfin, en plus de révéler des informations fondamentales sur la fonction du sommeil chez les animaux en bonne santé, les études sur la privation de sommeil ont également éclairé les informations sur la fonction du sommeil dans les états malades30,31.
Bien que la privation de sommeil soit indéniablement un outil puissant, avec toute expérience de privation de sommeil, il est important de distinguer les phénotypes qui résultent d’un éveil prolongé, de ceux induits par le stimulus utilisé pour garder l’animal éveillé. La privation de sommeil par privation de main ou manipulation douce est généralement considérée comme établissant la norme pour la privation de sommeil peu perturbatrice. Nous décrivons ici un protocole pour priver les mouches de sommeil à l’aide de l’appareil SNAP (Sleep Nullifying Apparatus). Le SNAP est un dispositif qui délivre un stimulus mécanique aux mouches toutes les 10s, gardant les mouches éveillées en induisant une géotaxie négative (Figure 1). Le SNAP prive efficacement les mouches de >98% du sommeil nocturne, même chez les mouches avec un taux de sommeil élevé8,32. Le SNAP a été calibré sur les mouches sensibles aux chocs, l’agitation des mouches dans le SNAP ne nuit pas aux mouches; la privation de sommeil avec le SNAP induit un rebond comparable à celui obtenu par privation de main7. Le SNAP est donc une méthode robuste pour priver les mouches du sommeil tout en contrôlant les effets du stimulus d’excitation.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le sommeil chez la drosophile a été caractérisé indépendamment en 2000, par deux groupes4,5. Dans ces études pionnières, les mouches ont été privées de sommeil par une manipulation douce (c’est-à-dire une privation de main) et il a été démontré qu’elles présentaient une réponse homéostatique robuste à la privation de sommeil pendant la nuit. Il est important de savoir si toute expérience de privation de sommeil permet de contrôle…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par les subventions NIH 5R01NS051305-14 et 5R01NS076980-08 à PJS.
Materials
| Locomotor activity tubes | |||
| Fisher Tissue Prep Wax | Thermo Fisher | 13404-122 | Wax used for sealing tubes |
| Glass tubes | Wale Apparatus | 244050 | We cut 5mm diameter Pyrex glass tubes into 65mm long tubes to record sleep. Pre-cut tubes can also be purchased. |
| Nutri Fly Bloomington Formulation fly food | Genesee Scientific | 66-113 | Labs might use their own fly food recipe. It is important that sleep be recorded on the same food that flies were reared in. |
| Rotary glass cutting tool | Dremel Multi Pro | 395 | Used to cut 65mm long glass tubes |
| Monitoring Sleep | |||
| DAM System and DAMFileScan software | Trikinetics | Software used to acquire data from DAM monitors and save the acquired data in an appropriate format | |
| Data acquisition computer | Lenovo | Idea Centre AIO3 | A equivalent computer from any manufacturer can substitute |
| Drosophila Activity Monitors | Trikinetics | DAM2 | These monitors are used to record flies' locomotor activity |
| Environment Monitor | Trikinetics | DEnM | Not essential, but an easy way to monitor environmental conditions in the chamber where sleep is recorded |
| Light Controller | Trikinetics | LC4 | A convenient way to control the timing of when the SNAP is turned on and off |
| Power Supply Interface Unit for DAM | Trikinetics | PSIU-9 | Required for data acquisition computers to record Trikinetics locomotor acitvity data |
| RJ11 connector | 7001-64PC | Multicomp | DAM monitors accept RJ11 jacks |
| Splitters | Trikinetics | SPLT5 | Used to connect upto 5 DAM monitors |
| Telephone cable wire | Radioshack | 278-367 | Phone cables to acquire data from DAM monitors |
| Sleep Deprivation | |||
| Power supply | Gw INSTEK | GPS-30300 | Power supply for the SNAP |
| Sleep Nullifying Apparatus | Washington University School of Medicine machine shop |
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