[News] Un cas d'immunité comportementale chez la drosophile

[Adrien]

Les eucaryotes disposent d'un système immunitaire leur permettant d'éliminer les microorganismes pathogènes. Cette réponse directement antimicrobienne peut s'accompagner d'une immunité dite comportementale par laquelle l'hôte modifie son comportement pour minimiser l'impact de l'infection. L'équipe de Julien Royet à l'Institut de biologie du développement de Marseille, révèle les mécanismes par lesquels la détection d'un composant des bactéries par le système nerveux de la drosophile affecte son comportement. Cette étude a été publiée le 7 mars 2017 dans la revue eLife.

Figure 1: Lors d'une infection, les bactéries présentes dans la cavité abdominale de l'hôte prolifèrent. Pendant cette phase de multiplication, des composants bactériens tels que le peptidoglycane se retrouvent dans le sang circulant (appelé hémolymphe chez les insectes). Les cellules immunitaires possèdent à leur surface un récepteur sentinelle (appelé PGRP) qui détecte la présence de ce peptidoglycane et active une réponse immunitaire pour éradiquer l'infection. Le peptidoglycane est également détecté par les neurones octopaminergiques grâce à une protéine PGRP intra-cytoplasmique. Cette détection neuronale permet à la drosophile de modifier son comportement pour s'adapter à son statut infectieux.
© Julien Royet

Les organismes eucaryotes vivent dans un environnement peuplé de microorganismes dont la plupart sont inoffensifs. Cependant, comme certains sont pathogènes et constituent une menace pour l'intégrité de l'hôte, les animaux sont dotés d'un système immunitaire qui détecte et élimine l'agent infectieux. En complément des stratégies d'éradication directe de l'agent causal de l'infection, les animaux adoptent des comportements, regroupés sous le terme générique d'immunité comportementale, visant à réduire l'impact de l'infection sur eux mêmes ou sur leur descendance. Alors que les mécanismes moléculaires de détection et d'élimination des microorganismes par le système immunitaire sont connus avec une grande précision, les médiateurs et les effecteurs de l'immunité comportementale demeurent largement ignorés.

L'équipe de Julien Royet étudie les relations entre les bactéries et un hôte eucaryote, la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster. Plusieurs équipes, dont celle de J. Royet, ont démontré que la drosophile décèle la présence d'une bactérie en reconnaissant un composant universel de la paroi bactérienne, le peptidoglycane (PGN). La détection du peptidoglycane par un récepteur sentinelle de la drosophile, appelé PGRP (pour "PeptidoGlycan Recognition Protein"), provoque la production par les cellules immunitaires (les cellules de l'intestin et celles du corps gras) de molécules antibactériennes qui détruisent les bactéries infectieuses. Cette production requiert la voie de signalisation NF-?B dont le rôle est également essentiel dans la réponse immunitaire chez l'Homme.

Figure 2: Drosophile infectée par une bactérie. La réponse immunitaire est visualisée par la production d'une protéine qui fluoresce dans le rouge.
© Bernard Charroux

Dans cette nouvelle étude, l'équipe de Julien Royet a cherché à tester si la détection des bactéries par la drosophile peut avoir un impact sur son comportement et à en déterminer les possibles mécanismes. Ce travail montre que les drosophiles infectées pondent, de manière temporaire, moins d'oeufs que les drosophiles saines. En utilisant les puissants outils génétiques disponibles chez la drosophile, Leopold Kurz, Bernard Charroux et leurs collaborateurs au sein de l'équipe démontrent que, comme pour la réponse immunitaire, l'altération comportementale déclenchée par la bactérie dépend d'une interaction entre le PGN bactérien et les récepteurs PGRP et requiert la voie NF-kB. Cependant, à la différence de la réponse immunitaire, la réponse comportementale nécessite que l'activation de la voie NF-kB ait lieu dans les neurones et plus précisément dans les neurones octopaminergiques qui contrôlent la ponte chez la drosophile.

Cette étude montre qu'un même ligand bactérien (le PGN) et une même cascade de signalisation (NF-kB) sont utilisés par les cellules immunitaires pour produire les protéines antimicrobiennes et par les neurones octopaminergiques pour adapter le comportement de ponte de la mouche à son état infectieux. En parallèle, des travaux récents conduits chez la souris, montrent que le PGN produit par les bactéries du microbiote intestinal peut être transloqué dans le cerveau et que des souris mutantes pour une protéine PGRP présentent des troubles du comportement. Ces résultats suggèrent que les mécanismes d'interactions entre bactéries et système nerveux mis à jour chez la drosophile pourraient également exister chez les mammifères.

Source: CNRS-INSB