Blanc SVSE 3 - Blanc - SVSE 3 - Microbiologie, immunologie, infectiologie

Immunité innée cellulaire chez la Drosophile: caractérisation fonctionnelle du système hématopoiétique adulte. – ADHAEMOS

Immunité innée cellulaire chez la Drosophile: caractérisation fonctionnelle du système hématopoïétique adulte

Tous les organismes multicellulaires doivent maintenir leur intégrité tissulaire et se défendre contre des pathogènes. Une des premières lignes de défense contre ces dangers est assurée par les cellules sanguines. La Drosophile est un modèle de choix pour étudier le développement et les fonctions du système hématopoïétique.Cependant alors que les stades embryonnaires et larvaires ont été très étudiés, très peu de données sont disponibles sur les cellules sanguines de l’adulte.

Caractérisation fonctionnelle du système hématopoïétique adulte

Comme les cellules du système monocyte/macrophage des mammifères, les hémocytes adultes de la Drosophile participent à la réponse immunitaire innée. Cependant, la méconnaissance que nous avons du système hématopoïétique adulte de la Drosophile rend difficile l’étude des fonctions de ces cellules dans la réponse immune ou dans d'autres processus. <br />L’objectif de ce projet est d’obtenir une vision intégrée du système hématopoïétique de la Drosophile adulte. Ainsi, nous cherchons à caractériser la diversité et l’origine des cellules sanguines présentes chez l’adulte. Une question essentielle sera de déterminer s’il existe un processus hématopoïétique (prolifération de cellules sanguines, différenciation de progéniteurs…) chez l’adulte. Nous étudierons aussi la dynamique et la régulation des cellules sanguines en réponse à différentes infections ainsi qu’au cours du vieillissement. Enfin, nous rechercherons des gènes qui contrôlent le développement ou la fonction des hémocytes adultes et nous caractériserons leur mode d'action.

La réalisation du projet repose en grande partie sur l'analyse de l'expression de marqueurs des cellules sanguines (anticorps; lignées transgéniques exprimant un marqueur fluorescent, disponibles ou générées pour le projet) par des approches d'imagerie confocale in vivo, sur tissus ou sur cellules isolées.
Un autre aspect du projet nécessite l'isolement de populations de cellules sanguines par FACS et la détermination de leur profil d'expression par RNAseq.
Nous utiliserons les outils de manipulation génétique disponibles chez la Drosophile pour réaliser des expériences de lignage, analyser le statut prolifératif des hémocytes adultes et étudier la fonction de certains gènes dans ces cellules (e.g.: approches UAS-dsRNA ou lignées mutantes).
Enfin, nous utiliserons des protocoles d'infection des Drosophile par différents pathogènes pour étudier la réaction des cellules sanguines à des challenges immuns.

Nos résultats montrent que des populations d'hémocytes distinctes sont présentes chez la Drosophile adulte. Notamment, nous avons observé des populations de macrophages différentes les unes des autres ainsi que des cellules à cristaux. Ces cellules sont dérivées des hémocytes d'origine embryonnaire et larvaire et se retrouvent de façons indistinctes en circulation, isolées sous forme sessile sous l'épiderme et concentrées en patch le long du coeur dans l'abdomen.
Globalement, le nombre d'hémocyte diminue avec l'âge (quelque soit la populations analysée à ce jour) mais, de façon intéressante, nos données suggèrent que la Drosophile adulte est capable d'hématopoïèse active (différentiation) et qu'un challenge immun peut induire une réactivation de la prolifération des cellules sanguines.
Enfin, nous avons identifié une petite population d'hémocytes qui pourrait correspondre à des cellules sanguines souches ou progénitrices.

Dans le prolongement de ces résultats encourageants, nous allons nous concentrer sur la caractérisation des progéniteurs sanguins présomptifs. En parallèle, nous poursuivrons l'étude de l'impact de différents challenge immuns sur les hémocytes adultes et nous essaierons d'aborder la fonction de différentes populations de cellules sanguines dans la réponse immune cellulaire. Enfin, nous tenterons de définir au niveau moléculaire l'identité et les spécificités des hémocytes adultes dérivés respectivement de l'embryon et de la larve. Ensuite, nous commencerons l'étude fonctionnelle de gènes potentiellement impliqués dans la régulation chez l'adulte du destin ou de la fonction des cellules sanguines.

Communications orales (2) et posters (2) à des conférences.

Tous les organismes multicellulaires doivent maintenir leur intégrité tissulaire et se défendre contre des pathogènes. Une des premières lignes de défense contre ces dangers est assurée par les cellules du système hématopoïétique. Ces cellules spécialisées proviennent de progéniteurs hématopoïétiques spécifiés dans l’embryon et assurent des fonctions essentielles au maintien de l’homéostasie de l’organisme, notamment dans la réponse aux infections et l’élimination des cellules mortes ou cancéreuses. Chez l’homme, la dérégulation du développement ou des fonctions des cellules sanguines provoque de nombreuses maladies (cancers, immuno-déficiences, maladies inflammatoires...). La compréhension des mécanismes de régulation des cellules hématopoïétiques est donc d’une importance primordiale.
L’étude des organismes modèles a contribué de façon essentielle à notre compréhension du système immunitaire. Ainsi, l’analyse de la réponse immunitaire humorale chez la Drosophile a ouvert la voie à la caractérisation de la réponse inflammatoire chez les mammifères. Plus récemment, les travaux de différentes équipes dont la nôtre ont mis à jour que différents aspects du développement et de la fonction des cellules sanguines sont conservés de la Drosophile à l’homme. En effet, les cellules sanguines (hémocytes) de la Drosophile sont apparentées aux cellules myéloïdes et de nombreux gènes impliqués dans les cellules sanguines des mammifères exercent des fonctions semblables chez la mouche. Contrairement aux hémocytes embryonnaires et larvaires, le système hématopoïétique adulte de la Drosophile n’a quasiment pas été étudié. Comme les cellules du système monocyte/macrophage chez les mammifères, les hémocytes adultes participent à la réponse immunitaire innée, notamment en phagocytant les microorganismes. Cependant, la méconnaissance que nous avons du système hématopoïétique adulte de la Drosophile rend difficile l’étude des fonctions de ces cellules dans la réponse immune. Ainsi, alors que l’on pensait que ce système était composé uniquement de macrophages, des données récentes montrent que cette population est hétérogène. De plus, nos résultats non publiées montrent la présence de différents types d’hémocytes dont potentiellement des cellules progénitrices. L’imago offre un contexte post-développemental particulièrement propice pour analyser différents aspects de la biologie des cellules immunitaires sur des périodes plus longues et résoudre des questions liées notamment au maintien de cellules sanguines sur le long terme ou à l’immunosenescence. Nous souhaitons donc établir la Drosophile adulte comme modèle d’étude des cellules sanguines et de leur rôle dans la réponse immunitaire innée.
En plus de la conservation des réseaux génétiques employés dans les cellules immunitaires, la Drosophile offre de nombreux outils d’analyse génétique et génomique ainsi que des techniques d’imageries qui permettent une étude fonctionnelle des cellules sanguines adultes in vivo. En combinant plusieurs approches (imagerie intravitale, analyse de lignage, transcriptomique et génomique fonctionnelle) et différents contextes physiologiques, nous chercherons à caractériser le système hématopoïétique adulte de la Drosophile. Le premier objectif sera de déterminer la diversité et l’origine des hémocytes adultes. Puis, nous explorerons les mécanismes sous-jacents au maintien des hémocytes et à l’immunosénescence. En parallèle, nous examinerons la dynamique et la régulation des cellules sanguines en réponse à différentes infections. Enfin, nous identifierons des gènes contrôlant le développement ou la fonction des hémocytes et nous caractériserons leurs fonctions. L’ensemble de ces données permettra d’accroître notre connaissance des mécanismes moléculaires de régulation des cellules sanguines in vivo et pourrait accélérer la découverte des réseaux génétiques contrôlant les cellules du système immunitaire innée chez d’autres organismes dont l’homme.

Coordinateur du projet

Monsieur Lucas Waltzer (Centre de Biologie du Développement) – lucas.waltzer@uca.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CBD Centre de Biologie du Développement

Aide de l'ANR 289 948 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2014 - 42 Mois

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