- Résumer les mécanismes permettant aux drosophiles sauvages de résister à une infection par un champignon.
Étapes de la défense contre lss mycoses
- les champignons unicellulaires peuvent infecter les drosophiles (et d'autres espèces, y compris de vertébrés), provoquant des mycoses
- les cellules de ces microbes (et leurs spores) portent sur leur membrane des mannanes (molécules proches de la cellulose qu'on trouve dans la paroi des cellules végétales)
- ces mannanes sont "reconnus" par les récepteurs TLR de certaines cellules immunitaires des drosophiles, les cellules dendritiques
- la fixation des mannanes sur les récepteurs TLR entraîne l'activation de la réponse immunitaire (innée), comme la phagocytose au cours de laquelle une cellule dendritique "avale" les champignons (ou leurs spores)
- les récepteurs TLR sont spécifiques d'un agent infectieux particulier (champignon, bactérie, virus…) grâce à leur forme qui est complémentaire de celle de la molécule qu'il porte en surface (mannanes, lipopolysaccharides, glycoprotéines…).
Modélisation de la fixation d’une molécule bactérienne sur les récepteurs TLR1 et TLR2
Banque de protéines du logiciel Libmol.org ("Un complexe entre récepteurs de l'immunité innée, TLR1 et TLR2, et une lipoprotéine bactérienne")
- sphères rouges : lipoprotéine bactérienne
- boules et batons : récepteurs TLR1 et TLR2
Mise en évidence du rôle des récepteurs TLR
Les scientifiques ont procédé à une mutation du gène TLR ayant pour conséquence l’absence de récepteur TLR chez les drosophiles mutées (Tl-). L'expérience montre que :
- les drosophiles mutées meurent toutes au bout de 2 jours après infection par un champignon, alors que 90% des drosophiles normales (ORR) survivent au bout de 6 jours (graphique B). En l'absence de champignon, drosophiles normales et mutées ont un taux de survie proche (graphique A).
- les drosophiles mutées produisent plus de 8 fois moins de drosomycine que les drosophiles normales (tableau).
Nous pouvons donc en déduire que la présence des récepteurs TLR est vitale pour assurer l’activation de la réponse immunitaire et la production d'une substance antimicrobienne.
- Montrer que la protection conférée par les récepteurs TLR est spécifique d'un type d'agents infectieux.
On a montré expérimentalement cette spécificité des récepteurs TLR pour un agent pathogène particulier En effet :
- les drosophiles (Tl-) mutées pour le gène TLR, qui ont perdu leur protection contre le champignon (cf. ci-dessus), restent protégées contre une infection bactérienne (graphique C).
- au contraire, les drosophiles (imd) mutées pour un gène du système immunitaire, conservent leur protection contre le champignon (graphique B), mais ne sont plus protégées contre une infection bactérienne (graphique C).
- une double mutation (imd;Tl-) des deux gènes étudiés entraîne une perte d'immunité à la fois contre les champignons et les bactéries.
En conclusion, l'immunité des drosophiles contre les champignons semble dépendre du gène TLR tandis que leur immunité contre E. coli semble dépendre d'un autre gène du système immunitaire. Le récepteur TLR "reconnaît" les champignons mais pas les bactéries : il est donc bien spécifique de cet agent infectieux.
- Mettre en évidence la conservation des protéines TLR au cours de l'évolution des espèces.
Matrice des similitudes
Arbre phylogénétique
Les espèces représentées ici, dérivant d’un ancêtre commun, possèdent toutes cette protéine TLR. Son gène a donc été conservé au cours de l’évolution du vivant, tout en variant suite aux mutations aléatoires et autres mécanismes génétiques.
D'autre part, la phylogénie obtenue avec cette protéine est cohérente avec celle établie avec l'ensemble des données disponibles (par exemple, les trois primates sont réunis, ainsi que les rongeurs, etc.), ce qui montre que le gène TLR a probablement subi une forte sélection naturelle permettant une adaptation aux divers environnements microbiens auxquelles les espèces se sont trouvées confrontées. Il peut être avantageux de pouvoir courir vite quand on est un prédateur ou une proie, mais c'est indispensable aussi de pouvoir se protéger contre les microbes !
Les récepteurs TLR sont ainsi l'un des plus anciens - et donc partagés - moyens de défense de l'organisme contre les infections microbiennes.
Article consulté : "Evolutionary History of the Toll-Like Receptor Gene Family across Vertebrates" (https://academic.oup.com/gbe/article/12/1/3615/5652095)