Réponse immunitaire de la drosophile à la guêpe endoparasitoïde Leptopilina boulardi : caractérisation d’une réaction de résistance

Drosophila immune response to the endoparasitoid wasp Leptopilina boulardi : characterization of a resistance reaction

• Auteur / Autrice : Chami Kim
• Direction : Marylène Poirié, Jean-Luc Gatti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 22/03/2019
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Institut Sophia Agrobiotech
• Jury : Président / Présidente : Michèle Crozatier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michèle Crozatier, István Andó, Bernard Charroux, Raphaël Rousset
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : István Andó, Bernard Charroux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Immunité

Relations hôte-parasite

Insectes parasitoïdes

Drosophiles

Mots clés libres

Drosophile

Parasitoïde

Resistance

Encapsulation

Immunité

Drosophila

Parasitoid

Resistance

Encapsulation

Immunity

Résumé

Drosophila melanogaster est un modèle majeur en biologie, notamment l'immunité et l'évolution.L’immunité innée de la drosophile a été très étudiée dans le cadre de la réponse contre les bactéries et les champignons, mais on en sait moins sur la défense contre les guêpes endoparasitoïdes dont le développement à l'intérieur de l'insecte hôte entraine sa mort. L'une des interactions les plus étudiées entre drosophiles et guêpes parasitaires implique Leptopilina boulardi qui pond des œufs à l'intérieur des larves hôtes et se développe à leurs dépens. Une fois que l'oeuf parasitoïde a été reconnu comme un envahisseur étranger, la larve de drosophile peut déclencher une réponse immunitaire qui mène à l'encapsulation : l'oeuf est entouré de plusieurs couches d'hémocytes. La capsule ainsi formée est mélanisée et il y a formation espèces réactives de l’oxygène qui participe à la mort du parasitoïde. Alternativement, la réponse immunitaire peut être contournée grâce aux composants du venin injecté par la guêpe femelle en même temps que l'œuf. Nous avons utilisé deux souches de drosophile, résistante et sensible à L. boulardi, ne diffèrant que par une région du chromosome 2R contenant un gène de résistance majeur. La résistance s'est révélée être monogénique, avec deux allèles, l'allèle de résistance étant dominant (Rlb+> Rlb-). L'équipe avait précédemment identifié edl / mae (allèles R et S) en tant que gène candidat. Mae (modulateur de l'activité d'ETS) ou edl (ETS-domain lacking) a été décrit comme un médiateur de facteurs de transcription de la famille de l'ETS (E26 transformation-specific) chez la drosophile. Mae interagit avec les facteurs de transcription via son domaine SAM (Steril Alpha Domain), un domaine d'interaction protéine-protéine. Les objectifs de ma thèse étaient de déchiffrer le rôle possible d’edl/mae et d’identifier les événements moléculaires et cellulaires conduisant au succès ou à l’échec de l’encapsulation. J'ai utilisé diverses approches allant de la génétique des mouches à la cytométrie en flux. L'implication de edl/mae dans la résistance de la drosophile a été confirmée par surexpression et interférence d'expression de mae. La surexpression de l'allèle résistant dans un fond sensible conduit à un phénotype résistant. L'interférence de l'expression de l'allèle sensible entraîne une augmentation du taux d'encapsulation de parasitoïde. Au niveau cellulaire, une augmentation du nombre d'hémocytes après le parasitisme s'est produite plus tôt dans la souche résistante que dans la souche sensible. Il a également été observé que la glande lymphatique des larves résistantes éclate avant celle des larves sensibles. Au niveau moléculaire, des interactants potentiels de mae ont été identifiés in silico et 2 ont été testés en utilisant l’interférence de leur expression qui a conduit à l’observation une augmentation de l'encapsulation. Dans l’ensemble, un acteur clé du mécanisme de résistance de la drosophile à la guêpe parasite a été identifié au cours de ce travail et permet d’ouvrir des pistes pour des travaux futurs sur le mécanisme de régulation de la réponse au niveau moléculaire.

Drosophila melanogaster is a main model in biology, notably immunity and evolution. Although the Drosophila innate immune processes to fight bacteria and fungi have largely been explored, less is known of the defence against endoparasitoid wasps whose successful development inside the insect host leads to its death. One of the most studied Drosophila – parasitoid wasp interaction involves Leptopilina boulardi that lays eggs inside host larvae and develop at their expense. Once the parasitoid egg has been recognized as a foreign invader, the Drosophila larva can mount a successful immune response, the encapsulation: the egg is surrounded by several layers of hemocytes and there is an increase of a specific types of hemocytes, the lamellocytes. The so-formed capsule is melanised and there is formation of reactive oxygen species, which kills the parasitoid. Alternatively, the immune response can be circumvented thanks to the venom components injected by the female wasp together with the egg. Using two Drosophila strains, resistant and susceptible to L. boulardi, which differ only in a region of chromosome 2R containing a major resistance gene. The resistance was found to be monogenic, with two alleles, the resistance allele being dominant (Rlb+>Rlb). The team previously identified edl/mae (R and S alleles) as a candidate gene. Mae (Modulator of the Activity of ETS) or edl (ETS-domain lacking) was described as a mediator of specific transcription factors of the ETS (E26 transformation-specific) family in Drosophila. Mae interacts with transcription factors trough a SAM (Steril Alpha Domain), a protein – protein interaction domain. Mae is known to regulate yan and pnt P2 transcription factors during the eye development and yan and pnt P2 appear to have a role during haematopoiesis. The objectives of my thesis were to decipher the possible role of edl/mae and identify the molecular and cellular events leading to success or failure of encapsulation. I used various approaches from fly genetics to flow cytometry. The involvement of edl/mae in Drosophila resistance was confirmed by using overexpression and interference of mae expression. The overexpression of the resistant allele in a susceptible background leads to a resistant phenotype. The interference of the expression of the susceptible allele results in an increased rate of parasitoid encapsulation. At the cellular level, an increased in the number of hemocytes after parasitism occurred earlier in the resistant strain than in the susceptible strain. It was also observed that the hematopoietic lymph gland of the resistant larvae busted before the one of the susceptible larvae. At the molecular level, potential interactants of mae were identified in silico and 2 were tested using interference of their expression which led to observing an increase of encapsulation. Overall, a key player in the resistance mechanism of the Drosophila to the parasitic wasp have been identify during this work and it lays the path for future work on regulation mechanism of the response at the molecular level.