Caractérisation et étude fonctionnelle des acteurs de la réponse immunitaire du système nerveux de la sangsue : Hirudo medicinalis

Characterization and functional study of immune response actors of the leech nervous system : Hirudo medicinalis

• Auteur / Autrice : Céline Boidin
• Direction : Aurélie Tasiemski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Soutenance le 10/11/2011
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microglie

Cellules sanguines

Cytokines

Neuroimmunologie

Réponse immunitaire

Système nerveux

Sangsue médicinale

Système nerveux -- Régénération (biologie)

Lésions et blessures

Système nerveux central

Mots clés libres

Peptides antimicrobiens

Résumé

A la différence des mammifères le système nerveux central (SNC) de la sangsue médicinale, possède la faculté de régénérer ses neurites et ses connexions synaptiques suite à une lésion. Notre équipe a démontré que ce processus de régénération était favorisé par une infection bactérienne contrôlée. Le premier axe de ma thèse fut d’étudier le lien entre, l'activation de la réponse neuroimmunitaire et le processus de régénération, par l’étude de trois effecteurs récemment caractérisés au sein de la chaîne nerveuse de sangsue: deux peptides antimicrobiens (PAMs) (l’Hm-lumbricine et la neuromacine) et une cytokine-like, nommée Hm-EMAP II. Les résultats obtenus démontrent pour la première fois (i) une synthèse neuronale de PAMs possedant une activité neurotrophique en plus de leur activité antimicrobienne et (ii) l’effet chimiottractant d’EMAP II vis-à-vis des cellules microgliales humaines et de sangsue, donnant pour la première fois une fonction à cette cytokine dans le SNC humain. En effet, même si EMAP II est décrit comme un marqueur de réactivité des cellules microgliales du cerveau humain lésé, sa fonction dans cet organe n'a pas encore été élucidée. Le contact étroit entre le sang et la chaîne nerveuse nous a conduits dans un second temps, à explorer la participation de ce liquide biologique dans la réparation neuronale de notre modèle. Nos données montrent, qu’en plus d'exercer des fonctions immunitaires périphériques, le sang de sangsue optimise la réparation du SNC, par la libération de substances neurotrophiques. Les cellules sanguines s’avèrent également capables d’infiltrer le site de lésion où, en coopération avec les cellules microgliales, elles limitent la formation d'un manchon cicatriciel. Chez les mammifères, les blessures du SNC conduisent à la mise en place d'une cicatrice gliale, qui bloque le mécanisme de régénération en empêchant la repousse axonale du SNC. Les résultats présentés ici constituent la première description d’une fonction neuro-immunitaire des cellules sanguines chez un invertébré. L'ensemble de ces données présentent le SNC de sangsue comme un modèle intéressant pour étudier le lien entre immunité et réparation neuronale.

Following trauma, the central nervous system (CNS) of the medicinal leech, unlike the mammalian CNS, has a strong capacity to regenerate neurites and synaptic connections that restore normal function. Our team demonstrated that this regenerative process is enhanced by a controlled bacterial infection. As a first step of my PhD, the interaction between the activation of a neuroimmune response and the process of regeneration were explored by studying the role of three effectors newly characterized from the leech nerve cord: two antimicrobial peptides (AMPs) (Hm lumbricin and neuromacin) and one cytokine-like named Hm-EMAPII. Altogether the obtained results allowed reporting for the first time (i) the neuronal synthesis associated with a neurotrophic effect of AMPs and (ii) the ability of EMAPII to exert chemoattractant effect towards both leech and human microglial cells giving a function to this cytokine in the human SNC. Indeed, even if EMAPII is described as a marker of microglial cell reactivity in injured human brain, its function in the neural immunity has not been yet elucidated. As a second step of my PhD, the close contact of the blood with the nerve cord conducted us to explore the participation of blood in neural repair in our model. Our data evidenced that in addition of exerting peripheral immune functions, leech blood optimizes CNS neural repair through the release of neurotrophic substances. Circulating blood cells appeared also able to infiltrate the injured CNS where, in conjunction with microglia, they limit the formation of a scar. In mammals, CNS injury conducts to the generation of a glial scar that blocks the mechanism of regeneration by preventing axonal regrowth. The results presented here constitute the first description of neuroimmune functions of invertebrate blood cells. Altogether these studies introduce the leech CNS as an interesting model for studying the implication of immune molecules in neural repair.