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Apr 29, 2023

C. elegans n'est pas un organisme modèle robuste pour le sens magnétique

Volume Biologie des communications

Communications Biology volume 6, Article number: 242 (2023) Citer cet article

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La magnétoréception est définie comme la capacité de détecter et d'utiliser le champ magnétique terrestre, par exemple pour orienter et diriger des mouvements. Les récepteurs et les mécanismes sensoriels qui sous-tendent les réponses comportementales aux champs magnétiques restent flous. Une étude précédente a décrit la magnétoréception chez le nématode Caenorhabditis elegans, qui nécessite l'activité d'une seule paire de neurones sensoriels. Ces résultats suggèrent que C. elegans est un organisme modèle traitable pour faciliter la recherche de magnétorécepteurs et de voies de signalisation. La découverte est cependant controversée, car une tentative de reproduire l'expérience dans un autre laboratoire a échoué. Nous testons ici indépendamment le sens magnétique de C. elegans, reproduisant étroitement les tests développés dans la publication originale. Nous constatons que C. elegans ne montre aucune préférence directionnelle dans les champs magnétiques d'intensité à la fois naturelle et plus élevée, ce qui suggère que le comportement magnétotactique dans le ver n'est pas évoqué de manière robuste en laboratoire. Compte tenu de l'absence d'une réponse magnétique robuste dans des conditions contrôlées, nous concluons que C. elegans n'est pas un organisme modèle approprié pour étudier le mécanisme du sens magnétique.

La magnétoréception est la capacité des organismes à détecter le faible champ magnétique terrestre. Des preuves comportementales de la magnétoréception sont disponibles pour de nombreuses espèces, mais les cellules sensorielles primaires restent à découvrir1. Un problème central qui entrave les progrès au niveau neuronal est l'absence d'une espèce modèle génétiquement accessible avec une réponse magnétique robuste.

Une étude phare de Vidal-Gadea et al.2 promettait un ajout révolutionnaire à la palette des organismes modèles de magnétotaxie. Les auteurs ont rapporté des réponses magnétiques directionnelles du nématode largement utilisé Caenorhabditis elegans aux champs magnétiques. La preuve était basée sur trois tests comportementaux : (1) les vers se déplaçaient vers le haut ou vers le bas dans une pipette verticale remplie de gélose, (2) à un certain angle par rapport au champ magnétique sur une plaque de gélose horizontale, et (3) vers un forte anomalie magnétique créée par un aimant néodyme placé sous une plaque de gélose horizontale. Ce dernier test promettait d'être particulièrement puissant car il permettait le criblage rapide de mutants pour la sensibilité magnétique. Utilisant ce test, Vidal-Gadea et al. (2015) ont criblé des mutants sensoriels pour révéler un rôle critique d'une paire de neurones sensoriels AFD dans la magnétosensation. Enfin, en utilisant l'imagerie calcique, les auteurs ont rapporté que les neurones AFD répondaient aux stimuli magnétiques.

L'identification d'une paire de neurones sensoriels primaires devrait permettre l'étude systématique du mécanisme sensoriel subcellulaire de la magnétoréception. Motivés par cette promesse, d'autres ont entrepris de reproduire les tests d'orientation magnétique comportementale chez C. elegans, mais avec un succès variable. Des études indépendantes menées par Njus et al.3 et Landler et al.4,5 n'ont pas réussi à identifier les réponses magnétiques dans des conditions magnétiques soigneusement contrôlées, tandis que d'autres études des auteurs originaux en collaboration avec d'autres laboratoires ont rapporté des réplications réussies6,7. Une étude de réplication positive indépendante qui n'inclut pas les auteurs de l'étude originale et démontre l'orientation magnétique chez C. elegans n'a cependant pas été publiée. Intrigués par la simplicité des tests développés par Vidal-Gadea et al. (2015), nous avons tenté de reproduire deux de leurs tests d'orientation magnétique. Nous avons prêté attention aux facteurs qui influencent l'orientation magnétique chez C. elegans7,8 et avons respecté les normes dans le domaine de l'orientation magnétique, y compris l'aveuglement strict des expérimentateurs et l'utilisation de bobines magnétiques à double enroulement9,10,11.

Nous constatons que dans ces conditions, les vers se déplaçaient au hasard sur des plaques horizontales placées soit au-dessus d'un puissant aimant en néodyme, soit dans un champ magnétique horizontal homogène de force terrestre. Dans les expériences de contrôle de chimiotaxie positive, cependant, nous avons observé une forte préférence directionnelle. Nous concluons que même si C. elegans devrait avoir un sens magnétique, ce n'est ni un organisme modèle génétique approprié ni traitable pour rechercher les magnétorécepteurs.

Nous avons d'abord entrepris de reproduire le test sur plaque à haut débit décrit par Vidal-Gadea et al. (2015), qui teste les préférences directionnelles des vers migrant horizontalement sur une plaque remplie d'agar avec une anomalie magnétique locale mille fois plus forte que le champ magnétique terrestre. Nous avons permis aux animaux bien nourris de migrer vers l'extérieur à partir du centre d'une plaque de gélose placée au-dessus d'un puissant aimant en néodyme et d'un disque métallique non magnétique (aluminium) sur le côté opposé (Fig. 1a). L'intensité du champ magnétique sur la surface de la gélose directement au-dessus du disque magnétique était d'environ 50 mT (500 Gauss), environ 1000 fois plus forte que le champ terrestre local de 49 µT. Après 30 min, les animaux qui s'étaient déplacés de chaque côté ont été comptés et un indice de préférence a été calculé pour chaque plaque. Pour la souche N2, l'indice de préférence pour les plaques avec un aimant ne différait pas des plaques témoins non magnétiques (Fig. 1b, test Mann-Whitney U ; nMagnet = 23, nControl = 22 plaques, U = 225,0, p = 0,532) . Nous avons répété les expériences avec une souche ancestrale de N2, une souche qui avait été cryoconservée plus tôt que l'isolat N2 standard (~ 10 générations à partir de l'isolat N2 original isolé par S. Brenner) et devrait se comporter plus près des isolats sauvages. Nous n'avons également trouvé aucune préférence ou aversion de l'aimant au néodyme pour la souche ancestrale (Fig. 1 supplémentaire, test Mann – Whitney U; nMagnet = 7, nControl = 14 plaques, U = 60, 0, p = 0, 433). Les mesures des fréquences radio dans l'incubateur dans lequel les vers ont été cultivés et dans la salle d'expérimentation ont révélé de faibles intensités qui ne devraient pas interférer avec le sens magnétique10 (Fig. 2 supplémentaire).

a Schéma de la plaque d'essai. Chaque cercle contenait l'azide de sodium paralytique pour immobiliser les animaux qui atteignaient l'une des cibles. b Indice de préférence des animaux après exposition à un disque en aluminium non magnétique (Contrôle), à ​​un aimant néodyme (Aimant) ou à un attractif chimique connu (Diacétyle). Les boîtes à moustaches suivent la règle de Tukey où la ligne médiane indique la médiane, la boîte indique les premier et troisième quartiles et les moustaches montrent la plage interquartile de 1,5 au-dessus et en dessous de la boîte. La signification a été évaluée à l'aide d'un test U bilatéral de Mann-Whitney. Les nombres entre parenthèses indiquent le nombre de répétitions indépendantes (n = plaques expérimentales biologiquement indépendantes).

Nous avons également effectué une expérience de contrôle positif où l'un des cercles contenait le diacétyle attractif chimique, tandis que le côté opposé contenait de l'eau distillée. Comme décrit précédemment11, la souche N2 (test Mann–Whitney U ; n = 15 plaques, U = 0,0, p < 0,0001) et la souche ancestrale N2 (test Mann–Whitney U ; n = 7 plaques, U = 0,0, p = 0, 002) affichait une forte chimiotaxie envers l'odorant (Fig. 1b et Fig. 1 supplémentaire). Nous avons ainsi reproduit avec succès une expérience de chimiotaxie publiée dans notre laboratoire.

Nous avons ensuite mis en place le test de champ horizontal décrit par Vidal-Gadea et al.2 pour tester si C. elegans montre des réponses directionnelles sous des intensités de champ naturelles. Des plaques de gélose avec des vers N2 affamés au centre ont été placées dans un champ magnétique horizontal ou un champ magnétique nul. Nous avons utilisé une intensité de champ totale de 65 µT, dans laquelle les vers N2 affamés devraient migrer à un angle d'environ 305° par rapport aux lignes de champ2. Nous avons effectué le test dans un système de bobine magnétique à triple emballage qui a été placé sur une plate-forme découplée des vibrations dans une cage de Faraday (Fig. 2a). Les champs électromagnétiques dans la gamme des radiofréquences étaient de très faible intensité, indiquant un environnement magnétique propre dans la cage de Faraday et l'incubateur dans lequel les vers ont été cultivés (Figs. 2 et 3 supplémentaires).

a Vue d'ensemble de la configuration montrant la cage de Faraday avec le système de bobines de Helmholtz sur une plate-forme découplée pour minimiser la transduction des vibrations. Les plaques d'essai ont été placées à l'intérieur d'une boîte en aluminium mise à la terre au centre. b Schéma de la plaque d'essai. Les vers ont été libérés au centre et marqués après avoir été paralysés à la périphérie. c Répartition des titres des vers individuels dans les trois conditions magnétiques. d Analyse statistique après calcul des moyennes pour chaque plaque. Chaque point fait référence à la direction moyenne pour une plaque, l'histogramme au centre montre la fréquence observée dans des bacs de 20 degrés. La signification a été évaluée à l'aide du test de Rayleigh. Taille de l'échantillon n = plaques expérimentales biologiquement indépendantes. Nous n'avons observé aucune préférence directionnelle significative dans aucune des trois conditions magnétiques. Les parcelles sont représentées dans la même orientation topographique, les points cardinaux indiquent la direction des lignes de champ magnétique.

Nous avons noté la migration horizontale de 12 019 vers après qu'ils aient été paralysés au bord de la plaque (Fig. 2b). Nous avons exclu les plaques à faible activité de mouvement où moins de 30 vers ont été marqués et avons limité notre analyse aux plaques qui ont été testées dans des conditions qui ont été discutées pour favoriser l'orientation magnétique chez C. elegans7. Cela comprenait des plaques testées à une humidité inférieure à 50 %, une température maximale de 25 °C, une différence de température entre le début et la fin de l'essai inférieure à 2 °C et une durée d'essai de 55 à 65 min. Nous avons vérifié que le filtrage de ces conditions ne déséquilibre pas la taille de l'échantillon entre les groupes.

Les diagrammes en rose et les noyaux de densité des en-têtes individuels n'ont indiqué aucune préférence directionnelle dans les deux conditions magnétiques (Fig. 2c). Les vers migrant sur une plaque peuvent s'influencer mutuellement et ne peuvent donc pas être traités comme des unités statistiques indépendantes4. L'utilisation de plaques comme unités individuelles n'a pas révélé d'écart significatif par rapport à une distribution aléatoire dans aucune des trois conditions magnétiques (Fig. 2d, test de Rayleigh, champ zéro : n = 26, r = 0,301, Z = 2,36, p = 0,094 ; champ 1 : n = 24, r = 0,304, Z = 2,22, p = 0,108, Champ 2 : n = 28, r = 0,228, Z = 1,46, p = 0,234). De plus, la valeur r (directivité) de la condition de champ nul (r = 0,301) a été incluse dans les intervalles de confiance bootstrap des deux conditions magnétiques (Champ 1 : 0,128–0,547, Champ 2 : 0,086–0,467), indiquant qu'il n'y avait pas augmentation significative de la force d'orientation dans les champs magnétiques. En résumé, nous n'avons trouvé aucune preuve d'orientation par rapport aux lignes de champ magnétique chez C. elegans.

Nous rapportons que dans nos laboratoires, le nématode C. elegans ne présente pas de magnétotaxie. Malgré un contrôle minutieux de l'environnement (température, humidité, champs magnétiques et électriques) et de l'état des animaux (âge, stade de développement, état d'alimentation), nous n'avons pas pu détecter de préférence directionnelle. Les laboratoires avec des rapports précédents d'expériences positives se trouvaient respectivement à Austin au Texas, aux États-Unis, et à Buenos Aires, en Argentine. Il se peut qu'un autre facteur environnemental inaperçu ait joué un rôle, qui va au-delà de l'humidité, du champ magnétique et de la température que nous avons contrôlés. En outre, de légères variations dans l'équipement et les produits chimiques utilisés pourraient avoir conduit à un résultat négatif, car les lots et les fabricants différeront entre les laboratoires sur différents continents. Les rapports de magnétoréception chez d'autres espèces montrent que les effets sont souvent faibles et que ce sens est probablement secondaire lorsque d'autres signaux, souvent plus importants, sont disponibles12. Ainsi, les animaux qui s'appuient davantage sur le sens magnétique pourraient être un choix plus approprié pour ces expériences.

Il est intéressant de spéculer à quoi un sens magnétique pourrait servir un animal qui vit principalement dans le compost, navigue sur des centimètres et dont la stratégie de dispersion est de se fixer sur des limaces, des coléoptères volants ou d'autres insectes13,14,15. Vidal-Gadea et al.2 ont suggéré que l'inclinaison du champ magnétique terrestre aide les animaux à guider le mouvement vertical vers la surface ou dans le sol, selon leur état d'alimentation. Un type similaire de magnétotaxie est affiché par les bactéries magnétotactiques qui sont passivement alignées avec les lignes de champ magnétique terrestre, ce qui les aide à rester dans une zone microaérobie juste au-dessus du sédiment. Les taxis le long des lignes de champ magnétique sont bénéfiques car ils ne peuvent pas utiliser la gravité. Ceci est différent pour C. elegans, cependant, dont il a été démontré qu'il présente une gravitaxis positive, indiquant un sens de la gravité16,17. Landler et al.4 ont souligné d'autres problèmes conceptuels avec l'hypothèse de Vidal-Gadea et al.2. Enfin, C. elegans navigue en utilisant des niveaux de lumière et d'oxygène, et ces signaux provoquent des réponses de locomotion fortes et bien établies18,19. De même, notre test de chimiotaxie a montré de grandes tailles d'effet et a entraîné des préférences claires même pour des échantillons de plus petite taille. Si le champ magnétique est utilisé pour la navigation, on s'attendrait à des réponses de locomotion tout aussi fortes lorsqu'il s'agit du seul signal directionnel disponible.

Des tests comportementaux robustes en combinaison avec la génétique sont la force du système de modèle C. elegans et ils ont été essentiels pour comprendre les mécanismes sous-jacents à l'odeur et à la chimiotaxie. Bien que nos données ne prouvent pas que C. elegans possède un sens magnétique, l'orientation magnétique n'est pas évoquée de manière robuste en laboratoire. Conformément aux rapports d'absence de réponses magnétiques par d'autres laboratoires3,4, nous concluons donc que C. elegans n'est malheureusement pas un organisme modèle génétique traitable pour étudier le mécanisme du sens magnétique.

Les souches Caenorhabditis elegans de type sauvage N2 (RRID:WB-STRAIN:WBStrain00000001) et N2 ancestrales (RRID:WB-STRAIN:WBStrain00000003) ont été fournies par le Caenorhabditis Genetic Center (Université du Minnesota, États-Unis). Les vers ont été maintenus sur des plaques de gélose NGM ensemencées avec la souche Escherichia coli OP50 comme source de nourriture. Les animaux ont été cultivés toujours à la même position à l'intérieur d'un incubateur (KB400 ; Binder, Tuttlingen, Allemagne) dans l'obscurité à une température stable de 20 °C dans un champ magnétique terrestre (40-75 μT). Tous les vers utilisés dans les essais ont été synchronisés en blanchissant des adultes gravides en croissance saine et en faisant pousser des œufs dans un tampon M9 pendant la nuit sur un mélangeur de nutation jusqu'à l'arrêt des larves à L1 pour obtenir une population synchronisée selon l'âge. L1 ont été transférés dans des plaques de 6 cm ensemencées avec OP50 E. coli et laissés se développer pendant 66 h dans l'incubateur jusqu'à ce qu'ils atteignent le stade jeune adulte. Tous les tests comportementaux avec des vers spécifiés comme "nourris" n'ont jamais été affamés et ont commencé dans les 10 minutes suivant leur lavage des plaques ensemencées. Des tests avec des nématodes «affamés» ont été effectués après les avoir maintenus dans un tampon M9 pendant au moins 30 min.

Les protocoles utilisés ont été copiés aussi fidèlement que possible de l'étude originale, en utilisant le même milieu, le même génotype, le même état de développement, la même gamme de conditions environnementales comme spécifié dans la réf. 7. Pour maintenir la température de culture stable prescrite et pour garantir le même rythme de développement, nous avons élevé des animaux dans un incubateur dans une boîte en plastique dans un emplacement spécifique et constant. Nous rapportons les champs électromagnétiques statiques et variables dans le temps à cet endroit. Les protocoles de test comportementaux détaillés utilisés ci-dessous suivent également les instructions données dans la réf. 2 avec les facteurs environnementaux comme détaillé plus loin dans la réf. 7. Nous avons apporté la modification mineure suivante au protocole : les animaux ont été transférés des plaques de culture aux plaques de test en utilisant des lavages au lieu de les cueillir avec une pointe en métal. Cela nous a permis de respecter un calendrier très serré avec un grand nombre d'animaux, comme l'exigeait l'étude initiale.

Des plaques de culture contenant des adultes au jour 1 synchronisés avec le blanchiment ont été lavées avec 1 ml de tampon M9. La suspension du nématode a été versée dans un tube à essai de 1,5 ml et laissée reposer à température ambiante (environ 21 ° C) pendant environ 2 minutes pour permettre aux vers de couler au fond. Le surnageant a été éliminé et 1 ml de M9 a été ajouté au précipité pour rincer le résidu de E. coli. Ce lavage a été répété 3 fois. Après le troisième lavage, l'excès de liquide a été éliminé et 10 µl de l'échantillon (50 à 100 hermaphrodites) ont été pipetés au centre des plaques de taxis.

Des plaques Taxis ont été préparées à partir de plaques NGM de 10 cm (vieilles d'un jour, gélose à 1,7 %) en marquant le centre ("début") et deux cercles de 3,5 cm de diamètre indiquant les points "fin" sur les côtés opposés de la plaque. Les centres des cercles étaient distants de 5 cm. Au centre des cercles, 1 pl d'azide de sodium 1 M (Sigma-Aldrich #S2002) a été ajouté pour paralyser les animaux dès qu'ils atteignaient un cercle.

Pour éviter toute fluctuation des conditions environnementales, les plaques de contrôle et de test ont toujours été testées simultanément. Les plaques de test ont été placées sur un aimant en néodyme de 3,5 cm de diamètre (3,5 cm de diamètre, www.supermagnete.de S-35-05-N) avec le nord magnétique vers le haut d'un côté et un disque en aluminium non magnétique de même apparence et dimensions de l'autre côté. L'intensité de l'aimant en disque a été mesurée avec un gaussmètre à effet Hall (FW Bell 5180 avec sonde axiale SAD18-1904). Des plaques témoins (C - Témoin) ont été placées sur deux disques d'aluminium identiques. Le test a été enfermé dans des boîtes en polystyrène opaque sur des bancs séparés pour des gradients de lumière ou de température. Tous les tests ont été exécutés dans l'obscurité. L'emplacement de chaque condition a été randomisé pour minimiser les influences locales par des facteurs autres que le champ magnétique. Pour commencer le test, les vers ont été libérés des gouttes en drainant le tampon avec du papier filtre. L'expérience a commencé dans les 10 minutes suivant la privation des vers de leur source de nourriture, afin que les animaux soient nourris et ne modifient pas leur comportement en raison de la famine7. Après 30 minutes, la plupart des vers étaient piégés dans l'une des deux zones d'extrémité. Un expérimentateur aveugle à la condition expérimentale a compté le nombre d'animaux paralysés dans chaque cercle à l'aide d'un microscope à dissection. Après la levée de l'aveugle, l'indice de préférence (PI) a été calculé comme suit :

où T est le nombre de vers dans la zone avec l'aimant en néodyme, et C est le nombre de vers dans la zone avec le contrôle en métal non magnétique (Vidal-Gadea et al. 2015).

Les plaques de chimiotaxie ont été préparées de la même manière que les plaques de magnétotaxie, avec une forte odeur remplaçant les aimants en néodyme. Pour attirer les vers, 1 µl de solution aqueuse de diacétyle à 0,5 % (Acros Organics #107650050 ; T - taxis) a été ajouté à un cercle et 1 µl de ddH2O à l'autre cercle (C - contrôle). L'excès de tampon M9 a été soigneusement retiré avec un petit morceau de papier filtre pour permettre aux vers de ramper sur la surface de la gélose. Les plaques ont été placées dans des boîtes en polystyrène pour assurer une température et une obscurité constantes et laissées pendant 30 min jusqu'au comptage. Après avoir laissé les animaux migrer pendant 30 min, les vers paralysés ont été comptés manuellement par un expérimentateur en aveugle comme dans les essais de magnétotaxie.

De l'azoture de sodium (0,1 M, 15 µl) a été appliqué sur la surface de la gélose le long des bords de plaques de gélose NGM non ensemencées (âgées d'un jour, 10 cm de diamètre, 1,7 % de gélose) à l'aide d'une pointe de pipette. Après avoir été lavés des plaques de culture (selon le protocole décrit dans 'Magnetotaxis assay'), les hermaphrodites synchronisés ont été laissés dans 1 ml de tampon M9 pendant 30 min pour mourir de faim. Après la période de famine, le surnageant a été retiré et une aliquote de 10 µl de 50 à 100 vers a été libérée au centre de la plaque d'essai. Une fois que le liquide a été soigneusement retiré avec du papier filtre, l'échantillon a été placé à l'intérieur de la cage de Faraday située au centre du système de bobine magnétique.

Les essais comportementaux ont été effectués dans l'obscurité totale dans trois conditions magnétiques : un champ magnétique terrestre horizontal (intensité totale de 65 μT), le même champ tourné de 90 ° et un champ magnétique proche de zéro (intensité totale <100 nT). Les vers ont été autorisés à migrer pendant une heure, après quoi les plaques ont été retirées du système de bobine et tous les animaux immobilisés au bord de la plaque ont été marqués sous un microscope à dissection. Les plaques ont été photographiées avec un fond de boussole et les angles ont été mesurés à l'aide d'un programme de visualisation d'images. L'expérimentateur marquant les plaques et analysant les angles était aveuglé par les conditions magnétiques de l'expérience. Pour contrôler étroitement les conditions environnementales, la température et l'humidité ont été enregistrées au début et à la fin de chaque expérience. Les données ont été recueillies de février 2021 à mars 2022.

Les indices de préférence ont été analysés statistiquement en Python à l'aide d'un test U Mann-Whitney bilatéral non paramétrique qui ne nécessite pas une distribution normale des données. Aucun ajustement pour les tests multiples n'a été appliqué.

Des statistiques circulaires ont été effectuées dans R à l'aide du package circulaire. Pour les tracés de données brutes, nous avons calculé les estimations de la densité du noyau à l'aide de la fonction densité.circulaire avec une largeur de bande de lissage de 40. Les vers sur une plaque peuvent interagir et s'influencer mutuellement et, par conséquent, représenter des échantillons non indépendants4. Nous avons ainsi calculé la longueur moyenne du vecteur r et la direction µ pour chaque plaque par sommation vectorielle des caps individuels. Nous avons ensuite calculé les moyennes du second ordre par sommation vectorielle des moyennes des plaques et testé la signification statistique à l'aide du test de Rayleigh20. Seules les plaques où au moins 30 vers ont atteint la périphérie de la plaque ont été incluses dans l'analyse.

Pour tester une différence de directivité entre le groupe de champ magnétique proche de zéro et les deux autres traitements magnétiques, nous avons utilisé une technique de bootstrap21. Pour cela, nous avons testé si la longueur du vecteur résultant moyen (valeur r) du groupe zéro tombe dans les intervalles de confiance des valeurs r des groupes magnétiques. Un sous-échantillon aléatoire de n angles d'orientation a été tiré avec remise des groupes expérimentaux (n = 26 pour zéro, n = 24 pour le champ 1, n = 28 pour le champ 2). Ensuite, la valeur r correspondante a été calculée sur la base de ces angles d'orientation. Cette procédure a été répétée avec une nouvelle randomisation 100 000 fois. Les 100 000 valeurs r résultantes ont été classées de la plus basse à la plus élevée, après quoi les valeurs r aux rangs 2 500 et 97 500 définissent les limites de confiance à 95 % pour la valeur r observée du groupe testé. Si la valeur r observée dans le groupe de champ magnétique nul se situait en dehors de ces intervalles de confiance, le groupe magnétique était significativement plus dirigé que le groupe zéro avec une signification de p < 0,05.

Pour générer ou réinitialiser un champ magnétique horizontal, nous avons utilisé un système de bobines Helmholtz à trois axes à triple enveloppe (Claricent, Munich), qui était situé au centre d'une cage de Faraday en aluminium mise à la terre sur mesure avec les dimensions 84 cm (longueur) × 86 cm (largeur) × 99 cm (hauteur). L'un des trois enroulements de bobine a été utilisé pour annuler le champ magnétique ambiant tandis que les deux autres enroulements produisaient (avec un flux de courant parallèle) ou ne produisaient pas (état antiparallèle, proche de zéro) un champ magnétique horizontal. Cela garantissait que le flux de courant, et donc également les effets secondaires possibles tels que la production de chaleur et les vibrations, étaient identiques dans les trois conditions magnétiques. Un tel environnement magnétique contrôlé ne peut pas être créé avec des bobines à double enroulement si aucun blindage de champ magnétique statique (par exemple, une chambre mu-métal comme indiqué par la réf. 5) n'est disponible. Les diamètres des bobines magnétiques étaient de 61 cm (axe z), 63 cm (axe x) et 69 cm (axe y). Les bobines étaient blindées électriquement pour minimiser l'émission de champs électriques et elles étaient alimentées par deux alimentations programmables à faible ondulation (Rohde & Schwarz Hameg HMP4040 et HMP4030). Les champs magnétiques statiques de la force terrestre ont été mesurés à l'aide d'un magnétomètre fluxgate à trois axes à haute sensibilité (Meda FVM400). Les bobines et la configuration comportementale ont été placées sur une plate-forme anti-vibration sur mesure qui servait de sol à la cage de Faraday. Les plaques de test ont été placées sur une plate-forme non magnétique à l'intérieur d'une chambre en aluminium mise à la terre qui servait de cage de Faraday supplémentaire qui bloquait la lumière ambiante.

Les composantes magnétiques et électriques des champs électromagnétiques dépendant du temps (radiofréquence) ont été mesurées individuellement avec deux antennes différentes connectées à un analyseur de spectre (analyseur de spectre en temps réel Tektronix RSA306B 9 kHz–6,2 GHz). Pour chaque condition, nous avons mesuré les champs pendant une période de 20 min, l'analyseur de signal a été réglé sur 'max hold' et une bande passante de résolution de 10 kHz (pour permettre des comparaisons avec les mesures présentées par Engels et al. 2014). Les traces sont basées sur 64 001 points de mesure entre 9 kHz et 30 MHz. Les mesures ont été effectuées à des moments de la journée similaires aux expériences sur les vers, mais pas pendant les essais pour éviter d'influencer les expériences. La composante magnétique entre 9 kHz et 30 MHz a été mesurée avec une antenne cadre active calibrée (Schwarzbeck Mess-Elektronik, FMZB 1513, réponse en fréquence 9 kHz–30 MHz). La composante électrique entre 9 kHz et 30 MHz a été mesurée avec une antenne biconique active calibrée (Schwarzbeck Mess-Elektronik, EFS 9218, réponse en fréquence 9 kHz–300 MHz).

De plus amples informations sur la conception de la recherche sont disponibles dans le résumé des rapports sur le portefeuille Nature lié à cet article.

Les données à l'appui des conclusions sont disponibles ici : https://osf.io/h2qm5/.

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L'EPM reçoit un financement du Conseil européen de la recherche (ERC) dans le cadre du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne (accord de subvention n° 948728). Le projet iBEHAVE (MS et EPM) a reçu un financement du programme « Netzwerke 2021 », une initiative du ministère de la Culture et des Sciences de l'État de Rhénanie du Nord-Westphalie. La seule responsabilité du contenu de cette publication incombe aux auteurs. PP a été soutenu par le programme européen de stages ERASMUS+. Nous remercions Rolf Honnef (atelier mécanique du MPINB) pour la construction de la cage de Faraday et la fourniture du dessin technique. Certaines souches ont été fournies par le CGC, qui est financé par le NIH Office of Research Infrastructure Programs (P40 OD010440).

Financement Open Access activé et organisé par Projekt DEAL.

Ces auteurs ont contribué à parts égales : Patrycja Pikulik, Tim Luca Krause.

Max Planck Research Group Neurobiology of Magnetoreception, Max Planck Institute for Neurobiology of Behavior – caesar, Bonn, Allemagne

Erich Pascal Malkemper, Patrycja Pikulik, Tim Luca Krause, Li Zhang & Brittany Hamauei

Département de gestion du gibier et de biologie de la faune, Faculté des sciences forestières et du bois, Université tchèque des sciences de la vie, 16521, Prague 6, République tchèque

Patricia Pikulik

Max Planck Research Group Neural Information Flow, Max Planck Institute for Neurobiology of Behavior – caesar, Bonn, Allemagne

Jun Liu et Monika Scholz

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Conceptualisation : MS et EPM ; Analyse formelle : MS et EPM ; Financement acquisition : MS et EPM ; Enquête : PP, TLM, LZ, JL et BH ; Ressources : JL, MS et EPM ; Encadrement : EPM et MS. ; Visualisation : EPM et MS ; Rédaction – brouillon original : EPM et MS ; Rédaction - révision et édition : PP, TLK, JL, LZ, BH, EPM et MS

Correspondance à Erich Pascal Malkemper ou Monika Scholz.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Communications Biology remercie Dominik Heyers et Martin Vacha pour leur contribution à l'examen par les pairs de ce travail. Rédacteurs en chef de la manipulation principale : Richard Holland et Joao Valente. Les rapports des pairs examinateurs sont disponibles.

Note de l'éditeur Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

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Réimpressions et autorisations

Malkemper, EP, Pikulik, P., Krause, TL et al. C. elegans n'est pas un organisme modèle robuste pour le sens magnétique. Commun Biol 6, 242 (2023). https://doi.org/10.1038/s42003-023-04586-8

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Reçu : 04 novembre 2022

Accepté : 13 février 2023

Publié: 04 mars 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s42003-023-04586-8

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