Reconnaissance bactérienne chez Drosophila melanogaster
Sébastien PILI-FLOURY
Département d’Anesthésie-Réanimation
CHU Jean Minjoz
Besançon
2/ Réaction cellulaire 3/ Activation de cascades protéolytiques
4/ Synthèse de peptides antimicrobiens
1/ Barrières physiques
Réponse anti-infectieuse chez Drosophila melanogaster
La réponse antimicrobienne systémique
Cellulesdu corps gras
DrosomycineDrosomycine
DrosocineDrosocinePP
P P
PP
P
AttacineAttacine
G G
GGGG
GG
G
G
G
G
GGG
G
GG
DiptéricineDiptéricine
PP
PPP
P
G GGG
GG
G
G G G
G
GGGG
MetchnikowineMetchnikowine
P P
PP P
DéfensineDéfensine
CécropinesCécropines
Antibactériens (Germes à Gram-négatif)
Antibactérien(Germes à Gram-positif)
Antifongique
Imd
dmIKK
dmIKKß
dTAK1
DreddDED
Relish
Rel ANK
Antimicrobial peptide genesAntimicrobial peptide genes
BBB
DD
ANK
Relish
Rel
DD
DED
dFADD
Imd pathway
?
Cactus
DIFDorsal
Rel Rel
?
Toll
TIR
Tube PelleDD
Spaetzle
ANK
Dorsal
RelNoyau
DD
dMyD88
Toll pathway
Hemolymph
DIF
Rel
DD
TIR
2 voies de signalisation contrôlent la synthèse des peptides antimicrobiens
Toll Imd
Champignons
Cocci Gram positif
Dif/Dorsal
BBB
Drosomycine
Bactéries Gram négatif
Relish
BBB
DiptericineRéponse antimicrobienne adaptée
PG :PeptidoGlycane LPS : LipoPolySaccharide LTA : Acide LipoTeichoique TA : Acide Teichoïque
PG
LipoprotéinesLipoprotéines
LTALPS
Porine
Bactérie à Gram-positif Bactérie à Gram-négatif
TA
Structure(s) candidate(s) ?
Méthodologie
1/ Ultrapurification de LPS et de PG
2/ Injection de 9,2 nL de produit
3/ Quantification de l’activation des voies Toll ou ImdPCR quantitative en temps réel
Gènes rapporteurs et dosage activité β-galactosidase
Promoteur
Dipt ou Drs gène-lacZ
0
50
100
150
200
250
300C
H20 0,5 5
500
5000
0,00
5
0,05 0,
5 5 50 500
0,00
5
0,05 0,
5 5 50 500
Act
ivit
é β
-gal
acto
sid
ase
rela
tive
(%
)
LPS ComE. coli (µg/ml)
LPS purifiéE.coli (µg/ml)
LPS purifiéS.typhi (µg/ml)
* *
Le LPS n’induit pas la Diptéricine
* p<0,05 H20 vs LPS
0
50
100
150
200
250
300
350
C
H20
0,06 0,
6 6 60 600
6000
0,04 0,
4 4 40 400
4000 0,
1 1 10 100
Act
ivit
é β
-gal
acto
sid
ase
rela
tive
(%
)
PG purifiéE.coli (µg/ml)
PG purifiéP.aeruginosa
(µg/ml)
E.coliDO600nm
*
*
**
*
*
*
*
Le PG extrait de bactéries à Gram négatif induit la Diptéricine en activant la voie Imd
0
200
400
600
800
1000
No
mb
re r
elat
if d
e co
pie
s (D
ipt/
rp49
) (%
)
WT relE20 PGRP-LCΔE
Key1 Spzrm7 PGRP-SAseml
Mutants voie Imd Mutants voie Toll
C
H20PG E.coli
0
200
400
600
800
1000
No
mb
re r
elat
if d
e co
pie
s (D
ipt/
rp49
) (%
)
WT relE20 PGRP-LCΔE
Key1 Spzrm7 PGRP-SAseml
Mutants voie Imd Mutants voie Toll
C WT relE20 PGRP-LCΔE
Key1 Spzrm7 PGRP-SAseml
Mutants voie Imd Mutants voie Toll
C
H20PG E.coliH20PG E.coli
*
*
*
* p<0,05 H20 vs PG
0
50
100
150
200
250
C
H20
0,05 0,
5 5
50
500
5000
0,05 0,
5 5
50
500
5000
0,04 0,
4 4
40
400
4000
0,05 0,
5 5
50
500
5000
Act
ivité
β-
gala
ctos
idas
e re
lativ
e (%
)
PG B. Thur.
(µg/ml)
PG B.sub.(µg/ml)
PG E. fec.(µg/ml)
PG M. lut.
(µg/ml)
*
*
*
*
*
* **
*
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
C
H2
0
0,0
5
0,5 5
50
50
0
50
00
0,0
4
0,4 4
40
40
0
40
00
0,0
6
0,6 6
60
60
0
60
00
0,0
01
0,0
1
0,1 1
10
10
0
Acti
vit
é β
-gala
cto
sid
ase r
ela
tive (
%)
PG M.lut.(µg/ml)
PG E.fec.(µg/ml)
PG E.coli..(µg/ml)
M.luteusDO600nm
Le PG extrait des Gram positifs du genre Bacillus induit la Diptéricine alors que le PG extraits des Cocci à Gram positif
induit la Drosomycine
Dipt-lacZ Drs-lacZ
**
**
*
*
*
*
*
* * *
**
*
*
* p<0,05 H20 vs PG
Structure du peptidoglycane
Meso-DAP : acide diaminopimélique : Gram négatifL-Lysine : Cocci Gram positifDAP déamidé et 3% de meso-DAP : Bacillus à Gram positif
O
O
CH3CONH
CH2OH
O
CH-CH3
CH3 CH2
CH2
CH2 CH3
CH2
CH2
CH COOHH2N
OO
CH2OH
CH3CONHHO
O
O
CH3CONH
CH2OH
O
CH-CH3
CH3 CH2
CH2
CH2 CH3CH2
CH2
CH COOHHN
O
CH2OH
CH3CONHHO
CH3
CH2
CH2
CH2
CH COOHH2N
CH2
CH2
CH-CH3
O
O CH2OHO
CH2OHO O
CH-CH3
O
O CH2OHO
CH2OHO O
OO
O
CH2OH
CH3CONHHO
O
OC
O
CH3CONH
O
CH-CH3
CH3 CH2
CH2
CH2 CH3
CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOH
CH2
CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOH
CH2
CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO- CH
CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOH
COOH
CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOH
H2N
CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOH
OHO
OH
CH3CONH
CH3CONH CH3CONH
CH3CONH
CH3
CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOH
CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOH
CO-....
GlcNac MurNac
mesoDAP (L-Lys)
GlcNac MurNac GlcNac MurNac
MurNac MurNacGlcNac GlcNac
Nod2
Nod1
Le rôle du DAP est moins important que dans le système NOD1
La digestion du PG par SltY mais pas par la muramidase produit des fragments qui
activent la voie Imd
Rôle important de l’extrémité anhydro
Le GM(anh)-tétraDAP active la voie Imd
Le GM(anh)-triDAP représente le motif minimum capable d’activer la voie Imd
Conclusion
Le PG est la principale structure bactérienne reconnu par le système immunitaire de la drosophile
La discrimination entre Gram négatif et Gram positif repose sur l’existence de formes spécifiques de PG
Le GM(anh)-tripeptide à DAP est le motif mimimum capable d’activer la voie Imd
Les éléments déterminant l’activation de la voie Imd sont :
Le troisième AA : DAP
L’existence d’une transglycosylation de l’acide muramique : importance potentielle dans la stéréospécificité de la reconnaissance
CGMBruno LemaitreFrançois LeulierCarolyn Stenbak
IBBMC-OrsayClaudine Parquet
Martine CaroffDominique Mengin-Lecreulx
Université Ewha de SeoulJi-Han Ryu
Won-Jae Lee
BesançonEmmanuel SamainPierre Tiberghien
Estelle Seilles
Remerciements
TNF-R1
TRADD
TRAF2ProCaspase-8
ApoptoseApoptose
Imd
DmIKK
DmIKKß
dTAK1
DreddDED
Relish
Rel ANK
Peptides AntimicrobiensPeptides Antimicrobiens
BBB
DD
ANK
Relish
Rel
DD
DD
DD
RIP DDFADD
DED
DDDED
MEKK3
IKKIKK
p105
Rel ANK
IB
Rel RelANK
p50 RelA
RelA
Rel
p50
Rel
BBB
Genes de l’immunitéGenes de l’immunitéGenes Anti-apoptotiquesGenes Anti-apoptotiques
DD
DED
DDDD
Caspase-8
Caspase Effectrice(Caspase-3)
dFADD
Voie TNF-R1Voie IMD
?
Voie TLR et de l’IL-1
TLRs ou IL1-R
Cactus
DIFDorsal
Rel Rel
?
Toll
TIR
Tube PelleDD
Spatzle
ANK
Dorsal
Rel
Cytoplasme
Noyau
DD
DmMyD88
Voie Toll
Hémolymphe
DIF
Rel
DD
PGRP-LC
TIRTIRTIR
IRAK
DD DDMyD88
TAK1
IKKIKK
p105
Rel
IB
Rel RelANK
p50 RelA
RelRel
TRAF6
ANK
TAB2
TAB1
BBB
Cytokines ProinflamatoiresProteins Co-stimulatrices
p50 RelA
DrosophileMammifères Mammifères
Similitudes moléculaires et fonctionnelles
Origine évolutive commune.
Concept des PAMP (« Pathogen Associated Molecular Pattern ») et PRR (« Pattern Recognition Receptor »).Janeway 1989.
Les PAMPs: Composants présents sur l’enveloppe des agents infectieux mais absents des cellules de l’hôte. Ils sont relativement invariants et indispensables à la survie des pathogènes.
Les PAMPS sont une signature de l’infection.
Les PRRs sont des récepteurs de l’hôte sélectionnés au cours de l’évolution pour reconnaître certains PAMPs.
Les PRRs permettent une discrimination du non-soi infectieux.
La reconnaissance des micro-organismes