Dissection cellulaire et moléculaire de l'immunité comportementale de Drosophila melanogaster médiée par le peptidoglycane bactérien

Cellular and molecular dissection of bacterial peptidoglycan-mediated Drosophila melanogaster behavioral immunity

• Auteur / Autrice : Ambra Masuzzo
• Direction : Julien Royet, Léopold C. Kurtz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du développement
• Date : Soutenance le 27/11/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM)
• Jury : Président / Présidente : Serge Birman
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Dionne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Maria Luísa Vasconcelos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Drosophila melanogaster

Peptidoglycane

Bactéries pathogènes

Métazoaires

Mots clés libres

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Résumé

Les métazoaires cohabitent avec les bactéries avec lesquels ils ont développé des relations étroites. Pour éradiquer les pathogènes, les animaux ont développé différents mécanismes. En plus de la réponse immunitaire canonique, les animaux adaptent leur comportement à la présence de bactéries nocifs pour i) réduire leur exposition à le pathogène et, donc, leur risque d'infection ii) éviter de propager l'infection à d'autres membres du groupe et à leur descendance. Durant ma thèse, j’ai travaillé sur l’identification des acteurs cellulaires et moléculaires impliqués dans la réponse comportementale aux bactéries. J’ai montré que des neurones détectent le peptidoglycane, composant universel des membranes bactériennes, conduisant à des changements de comportant chez Drosophila melanogaster. Le peptidoglycane active la voie immunitaire NF-kB dans certains neurones octopaminergiques du cerveau de la drosophile, conduisant à une baisse de la ponte. De plus, le peptidoglycane est directement détecté par les neurones identifiés et les inhibes. La même molécule bactérienne est détectée par deux classes de neurones du goût dans le proboscis de la drosophile. La détection du peptidoglycane requière des éléments de la voie NF-kB seulement dans les neurones du goût amer et non dans les neurones du goût sucré. Les drosophiles sont attirées par le peptidoglycane et ce comportement résulte de l'intégration des signaux provenant des neurones du goût amer et du goût sucré. Ces résultats soulèvent des questions importantes comme par exemple quelles sont les cibles moléculaires de l'activation du NF-kB dans les neurones et comment ces cibles sont capables de modifier l'activité des neurones.

In nature, metazoans co-habit with bacteria and have developed tight relationships with them. Animals have evolved different mechanisms to eradicate pathogens. In addition to canonical immune response, animals adapt their behavior to the presence of bacteria to: i) reduce their exposure to the pathogen and, thus, their risk of infection ii) avoid to spread the infection to other members of their group and their offspring. Up to date little is known about the mechanisms that underline bacteria-induced behavioral modifications. During my thesis, I worked on the identification of the cellular and molecular actors involved in behavioral responses to bacteria. I showed that some neurons sense the universal bacterial cell-wall component peptidoglycan leading to behavioral changes in Drosophila melanogaster. Bacterial peptidoglycan triggers the activation of the NF-kB immune pathway in a few octopaminergic neurons in the fly brain leading to an egg-laying drop. Moreover, bacterial peptidoglycan is directly sensed by the identified neurons and inhibits them. The same bacteria molecule is sensed by two classes of gustatory sensory neurons in the fly proboscis. Peptidoglycan detection requires some elements of the NF-kB pathway only in bitter gustatory neurons and not in sweet gustatory neurons. Flies are attracted to peptidoglycan and this behavior results from the integration of inputs coming from both bitter and sweet taste neurons. These results raise important questions both for immune and neuroscience fields, such as which are the molecular targets of NF-kB activation in neurons and how these targets are able to modify neural activity.