Projet ANR-11-BSV3-0011 – RegImDep : Régulation de la réponse anti-bactérienne dans les épithélia respiratoires et intestinaux chez l’insecte modèle Drosophila melanogaster
Programme : Blanc - SVSE 3 - Microbiologie, immunologie, infectiologie (Blanc SVSE 3)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Julien ROYET (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE PROVENCE CORSE)
Partenaires : Institut de Biologie du Développement de Marseille
Montant : 350000.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Etude des interactions bactéries-epithelium chez la drosophileNous vivons dans un monde envahit de bactéries. Ces bactéries sont autour de nous mais également dans notre organisme sous la forme d’une flore commensale intestinale. Notre but est d’étudier les interactions entre les bactéries  et les épithelia en utilisant la drosophile dont la réponse immunitaire présente de fortes homologies avec celle de l’homme.
Connaître les gènes qui sont responsables de l’élimination et de la tolérance vis à vis des bactériesDe nombreuses personnes souffrent de maladies liées à une incapacité à éliminer les bactéries qui infectent nos épithelia (respiratoire par exemple). Certains patients, au contraire, souffrent d’inflammation chronique du tube digestif  dû à leur incapacité à tolérer leur flore bactérienne. Afin de soigner ces patients, il est nécessaire d’utiliser des organismes modèles qui permettent de disséquer les mécanismes moléculaires de la réponse immunitaire.
Dissection génétique de la réponse antibactérienne.La puissance de la génétique de la drosophile en fait un modèle unique pour appréhender les mécanismes biologiques qui, pour la plupart, sont conservés chez les invertébrés et les vertébrés. Un des exemples la plus frappant est sans doute celui de la réponse immunitaire humaine qui a largement profité des progrès faits chez la drosophile. Ces avancées ont d’ailleurs été récompensées par le Prix Nobel de Médecine 2012. Notre approche sera donc aussi génétique en étudiants des mutations qui affectent la réponse immunitaire.
Résumé de la soumission : Les animaux vertébrés et invertébrés sont en contact permanent avec un large éventail de micro-organismes qui forment la microflore. Les interactions entre hôtes et microbes se produisent essentiellement au niveau de la peau et des muqueuses. Les réactions immunitaires qui se déroulent sur ces épithelium doivent être capables d’épargner les bactéries bénéfiques tout en éliminant les bactéries pathogènes. Chez les individus génétiquement prédisposés, la prolifération de certains microbes peut perturber l'homéostasie intestinale et provoquer des pathologies intestinales. Pour maintenir une bonne homéostasie intestinale, les bactéries commensales doivent être préservés, les agents pathogènes éliminés et les réponses inflammatoires et la régénération tissulaire étroitement contrôlés.  Des dérégulations aiguës ou chroniques de ces processus conduisent à des infections gastro-intestinales, des déséquilibres métaboliques, des maladies inflammatoires de l'intestin et éventuellement des cancers colorectaux. Ces données soulignent  la nécessité d'élaborer des programmes de recherche visant à comprendre les mécanismes de l'homéostasie au niveau des muqueuses et plus particulièrement au niveau de l'intestin. L'avancement de la recherche biomédicale s'est depuis toujours fortement appuyé sur l'utilisation d'organismes modèles pour l'étude de maladies humaines. La recherche impliquant des mammifères étant coûteuse, complexe et lourde de préoccupations d'ordre éthique, d'autres modèles animaux doivent être utilisés en complément. Étant donné que la drosophile se nourrit de fruits pourris largement contaminés et peut survivre pendant plus de 2 mois en milieu tropical, il n'est pas surprenant qu'il ait développé un système de défense efficace contre les microbes. Les insectes se défendre contre un large éventail de microbes par des barrières physiques (mucus, membrane péritrophique) et moléculaire (peptides antimicrobiens (AMP), le lysozyme).  Principalement grâce à une approche de mutagenèse, les travaux  des dix dernières années ont permis de disséquer avec une précision étonnante les mécanismes moléculaires qui soutendent la réponse immunitaire systémique chez cet insecte.Cependant, nos connaissances sur les mécanismes qui contrôlent l'immunité mucosale chez la drosophile restent rudimentaires. L'objectif de ce projet est de réaliser une dissection profonde des processus moléculaires impliqués dans la réponse immunitaire et la tolérance dans les épithéliums respiratoires et intestinaux des larves de drosophiles. Cette étude comprendra la caractérisation de mutants dont nos résultats préliminaires ont clairement montrés qu’ils participent activement à  la régulation de la réponse immunitaire de ces épithéliums. L’analyse des phénotypes associés à des mutations dans ces gènes devrait nous informer sur les conséquences associées à une perturbation de l'équilibre entre réaction immunitaire et tolérance immunitaire dans ces épithéliums. Enfin, des connaissances supplémentaires sur ces questions devraient être fournies par la cartographie et la caractérisation moléculaire de nouveaux mutants EMS que nous avons générés dans le laboratoire et dont la capacité à tolérer la microflore bactérienne est affectée. Les travaux précédents ayant montré que la majorité des mécanismes princeps de l'immunité innée sont conservés entre la drosophile et l'homme, nous sommes confiants que la réalisation des expériences proposées dans cette demande de financement permettra de franchir une étape importante dans notre compréhension de l'immunité mucosale non seulement de la drosophile mais également chez les vertébrés.
Résultats : Nous sommes dans la première phase du travail et il est encore trop tôt pour évoquer les résultats. Néanmoins, un des buts affirmé est de comprendre les mécanismes de tolérance  immunitaire et de réactions antibactériennes au niveau des épithelia.
Perspectives : Les perspectives seront élaborées à la fin de cette ANR
Publications et brevets : Nos travaux démontrant que plusieurs protéines Toll de drosophile sont comme chez l’homme impliquées dans la réponse immunitaire de l’épithelium respiratoire ont été publié dans la Revue PLoS Pathogen, (Toll-8/Tollo negatively regulates antimicrobial response in the Drosophila respiratory epithelium. Akhouayri I, Turc C, Royet J, Charroux B. PLoS Pathog. 2011 Oct;7(10):e1002319.