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La voie Toll joue un rôle dans le dimorphisme sexuel de la réponse des mouches à une infection bactérienne

Rôle de la voie Toll dans le dimorphisme sexuel de réponse des mouches à une infection
Dans un article paru début 2018 dans la revue BMC Biology, David Duneau du laboratoire EDB (UMR 5174 - CNRS/UPS/IRD) au sein de TULIP en collaboration avec des chercheurs de Cornell (USA) et le soutien du LIA impliquant l’Instituto Gulbenkian de Ciência (Portugal), propose que le dimorphisme sexuel chez Drosophila melanogaster dans la susceptibilité à l'infection n’est pas lié à une simple faiblesse d’un sexe mais à la différence d’interaction avec un large spectre de bactéries Gram-positives et Gram-négatives.

Les chercheurs se sont intéressés à la compréhension du dimorphisme sexuel chez la drosophile dans la réponse à une infection. Pourquoi les mouches femelles survivent-elles moins bien, en conditions contrôlées (environnement et génétique), lorsqu’elles sont infectées ? Ce dimorphisme est probablement la règle plutôt que l’exception dans le règne animal et s’exprime soit par des différences de prévalence et/ou de sévérité des maladies infectieuses. Par exemple, dans les conditions de laboratoire, les drosophiles femelles meurent généralement plus que les mâles. Cependant, l'existence d'exceptions à cette règle suggèrent que les femelles Drosophile ne sont pas immunitairement plus faibles que les mâles mais que cela dépend du type d’interaction hôte parasite.

En étudiant l’interaction avec la bactérie Gram-négative Providencia rettgeri, les chercheurs ont montré que c’est la capacité à contrôler la croissance bactérienne qui différencie les sexes en termes de réponses à l’infection. S’appuyant sur les résultats de l’article eLife (ayant déjà fait l’objet d’un Fait marquant TULIP en 2017), ils ont également montré que la différence observée était une différence de« time to control ». Les mouches mâles contrôlent plus tôt l’infection que les femelles (12 heures contre 15h chez les femelles – ces quelques heures faisant toute la différence).

Les données d’expression génique des deux sexes pendant l’infection sont disponibles en ligne

FlySexsick-seq est une ressource transcriptomique pour l'étude des réponses sexuellement différentes à une infection. Dans FlySexsick, vous pouvez trouver des données d'expression génique pour chaque gène en absence d’infection (UC) et suite à l'injection de la bactérie à Gram-négatif Providencia rettgeri. Les données fournies sont les données d'expression à 8 heures après l'infection avec ou sans appareil reproductif.

 http://flysexsick.buchonlab.com/

Pourquoi ce dimorphisme entre mâles et femelles ?

Intégré au laboratoire Evolution et Diversité Biologique (EDB) grâce à une bourse post-doc TULIP Young Scientists for the future, David Duneau nous explique ainsi :

« Nous avons testé l’implication de plusieurs réponses immunitaires de D. melanogaster. Lorsqu’on neutralise génétiquement la capacité d’activation de la voie communément associée au contrôle des bactéries Gram-négative – la voie Imd - le dimorphisme est encore présent. En revanche, en neutralisant l’activation de la voie communément associée au contrôle des bactéries Gram-positives et aux infections fongiques – la voie Toll- le dimorphisme de survie à l’infection par la bactérie Gram-négative P. rettgeri disparaît. La voie Toll peut être activée de deux façons: soit par la reconnaissance des parois cellulaires des bactéries soit par la reconnaissance de substances que les bactéries sécrètent activement durant l’infection. »

C’est grâce à la reconnaissance de l’activité bactérienne par la voie Toll que la réponse immunitaire est ouverte et que la différence de résistance s’exprime. Ce résultat, au-delà de nous révéler une des bases du dimorphisme sexuel, nous révèle que la voie Toll, est une clé non seulement dans l’interaction entre un insecte et les bactéries Gram-positive ou les infections fongiques, mais également avec les bactéries Gram-négative.

Quelle est la cause de ce dimorphisme sexuel immunitaire ?

Bien que la voie Toll soit clairement dimorphique entre mâles et femelles, la base de ce dimorphisme reste à déterminer. Une hypothèse raisonnable est que les différences hormonales entre les femelles et les mâles génèrent cette différence. L'effet immunosuppresseur des hormones est fréquemment proposé comme principal mécanisme proximal du dimorphisme sexuel dans la sensibilité des mammifères à l'infection. Or, il est intéressant de noter que la  voie Toll est extrêmement conservée, on la retrouve chez les vertébrés et les insectes, et qu’il est par ailleurs connu que systèmes endocrinien et immunitaire interagissent aussi chez les insectes. Bien que les études chez les mammifères aient mis l'accent sur le système immunitaire acquis les auteurs proposent, sur la base des données sur D. melanogaster que les différences endocrinologiques peuvent également influencer le dimorphisme sexuel dans l'immunité innée.

Voir aussi

David F. Duneau et al. The Toll pathway underlies host sexual dimorphism in resistance to both Gramnegative and Gram-positive bacteria in mated Drosophila. BMC Biology (2018). DOI 10.1186/s12915-017-0466-3