Détection des bactéries par les neurones de la drosophile : mécanismes et conséquences pour l’hôte – BACNEURODRO

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 et/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 effecteurs de l'immunité comportementale demeurent largement ignorés. Dans ce projet, nous nous focalisons sur les effets d'un composant bactérien, appelée peptidoglycane (PGN), sur le système nerveux de l'hôte. Chez les vertébrés comme chez les invertébrés, la détection du PGN bactérien par les cellules du système immunitaire, déclenche la production de molécules antibactériennes qui combattent les bactéries infectieuses. Dans une étude récemment publiée, nous avons démontré que certains neurones du système nerveux central de la drosophile ont également la capacité de détecter le PGN bactérien induisant un changement de comportement qui réduit les conséquences de l'infection pour l'hôte (Kurz et al., 2017). Ces neurones qui contrôlent l'oviposition sont octopaminergiques. Ils réduisent la ponte chez les femelles infectées qui adaptent ainsi leur comportement à leur état infectieux. En combinant les expériences d'immuno-marquage et de génétique nous avions identifié les protéines réceptrices du PGN, appelé PGRP (pour PeptidoGlycan Recognition Proteins) qui permettent aux neurones de détecter le PGN et de moduler l'activité des mouches infectées. Nos résultats non publiés montrent que cette protéine est non seulement exprimée par les neurones qui contrôlent l'oviposition mais également dans certains neurones sensoriels externes tels que les sensilles gustatives. Compte tenu de la répartition inattendue (mais sélective) des récepteurs au PGN en dehors des tissus immunitaires, il est possible que la détection du PGN bactérien par les neurones contrôle d'autre comportements que la ponte comme par exemple l'alimentation.
Notre proposition qui s'appuie sur la puissance de la génétique de la drosophile a pour but de disséquer au niveau moléculaire, les mécanismes par lesquels les neurones détectent le PGN et comment cette interaction déclenche des changements de comportement de l'hôte. Plus précisément, cette proposition vise à (1) disséquer les mécanismes par lesquels le PGN module l'activité des neurones octopaminergiques (2) examiner la portée générale de cette « immunocompétence » neuronale en mettant l'accent sur le système gustatif périphérique. Des travaux récents conduits chez la souris montrent que le PGN produit par les bactéries du microbiote intestinal est transporté dans le cerveau et que des souris mutantes pour une protéine PGRP présentent des troubles du comportement social (Arentsen et al., 2017). Ces résultats suggèrent que les mécanismes que nous proposons d'élucider entre bactéries et système nerveux de la drosophile pourraient également exister chez les mammifères.