Immunité innée anti-fongique chez C. elegans – FUN-EL

Nos études reposent sur la génétique : l’observation des conséquences de l’inactivation d’un gène sur la capacité de l’animal à répondre à l’infection. Aujourd’hui, nous avons la capacité d’inactiver individuellement chacun des 20.000 gènes du nématode. Nous combinons cette approche avec la microscopie, la biologie cellulaire, et l’étude des facteurs qui permette aux champignons pathogènes de surmonter les défenses de l’hôte.

Côté hôte, nous avons mis en évidence une nouvelle façon de détecter l’infection. Nous allons regarder si cela s’applique également aux infections chez l’homme. Côté pathogène, nous avons réussi pour la première fois de fabriquer des champignons transgéniques. Ils vont être des outils très importants pour nos études futures. A travers ce projet, nous avons mis en place de nouvelles collaborations en France (INRA et bioinformaticiens) mais aussi à l’étranger (avec des chimistes à Cornell).

Une partie importante du projet concerne l’intégration des données biologiques, qui demande le développement de nouvelles méthodologies potentiellement applicables à beaucoup de domaine de recherche en biologie. A long terme, la compréhension de l’interaction entre hôte et pathogène pourrait conduire au développement de nouvelles approches thérapeutiques ou des nouveaux antibiotiques.

Le projet FUN-EL a été présenté dans le cadre des conférences à l’étranger (congrès « Innate Immunity 2012: from Evolution to Revolution », Sorrento, Italie ; Institut Karolinska, Stockholm, Suede) et en France (congrès EFOR, Paris).

Ce projet aborde la question de l’infection d’un organisme animal par un champignon pathogène : comment cet organisme peut-il résister à l’infection et quels sont les points faibles de ses défenses? Nous travaillons avec un animal relativement simple, Caenorhabditis elegans, un ver nématode largement utilisé par les scientifiques pour étudier le développement et la fonction des organismes vivants. C. elegans est un ver transparent, ce qui permet l’observation in vivo à l'intérieur des cellules ; il est aussi techniquement très facile de désactiver ou d'activer un de ses gène et d'analyser les conséquences biologiques de cette manipulation. Pour étudier la pathologie, nous utilisons des champignons qui infectent naturellement ces vers, et contre lesquels ils ont développé de solides défenses.
Jusqu'à maintenant, nous avons concentré l’essentiel de nos efforts sur l'identification des différentes composantes : gènes et protéines qui entrent en jeu quand un champignon envahit le ver. Comme nous voulons comprendre comment C. elegans se défend, ce que nous devons faire maintenant est de rassembler ces différents résultats, et aussi de regarder à différentes échelles. Ainsi, à l’échelle intra-cellulaire, nous rechercherons où et quand les différents gènes et protéines agissent. Il nous faudra développer de nouveaux outils pour suivre la progression de l'infection ; on peut faire cela en mettant une protéine fluorescente (GFP) dans le champignon. Nous marquerons les différents organites dans les cellules (comme le noyau et les mitochondries), pour voir comment ils réagissent lorsque le champignon envoie ses hyphes dans le ver. Nous allons aussi étudier le comportement des animaux : en mesurant leur vitesse de déplacement, leur alimentation, etc. Au total, nous allons obtenir une image complète de la réaction du ver à l'infection.
Dans le même temps, nous avons besoin d’approfondir nos connaissances sur la façon dont les différentes protéines, que nous avons déjà identifiées, fonctionnent réellement ; d'autant que certaines de ces protéines ne se retrouvent que chez les nématodes et n'ont jamais été étudiées en terme de fonction. Cela contribuera également à une meilleure compréhension des réactions de défense.
Notre travail a essentiellement porté sur une voie particulière de défense chez C. elegans, conduisant à la production d'un peptide antimicrobien (NLP-29) qui peut tuer les champignons. Nous avons par exemple constaté qu’un autre peptide antimicrobien (CNC-2) est contrôlé d’une manière distincte, mais pour l'instant nous n’avons aucun détail sur sa régulation. Nous proposons donc de mener une étude approfondie sur la façon dont CNC-2 est régulé, en utilisant de grands cribles de génétique « classiques » et « inverses ».
Nous avons aussi découvert que lorsque C. elegans est infecté par des champignons différents, il ne répond pas nécessairement en produisant la même gamme de peptides antimicrobiens. Nous aimerions comprendre ce qui différencie les processus de signalisation déclenchés par différents agents pathogènes.
En avançant sur ces différentes voies, nous allons construire une image beaucoup plus complète de la façon dont C. elegans se défend contre les pathogènes fongiques ; et nous devrions identifier les points clés dans ses mécanismes de défense. A plus long terme, ces résultats pourraient être exploités pour trouver de nouvelles façons de tuer les nématodes. C’est un objectif important car il y a un besoin urgent de trouver de nouvelles drogues pouvant lutter contre les nombreux vers parasitaires qui détruisent les récoltes, ou qui sont à l’origine de maladies chroniques chez l'homme. Enfin, nous espérons aussi que cette étude débouchera sur une meilleure connaissance des mécanismes de défense pouvant être utilisés pour lutter contre les maladies fongiques chez l'homme.