Évaluation de la réponse immunitaire cellulaire de la drosophile, Drosophila melanogaster, à l’aide d’un test In Vivo la phagocytose

Défenses immunitaires innées constituent la première ligne de défense contre les microbes pathogènes. Ces réponses se divisent sur le plan fonctionnel en immunité innée humorale et cellulaire, qui sont médiés par les récepteurs de reconnaissance de modèle codé en lignée germinale (SDRP) qui détectent les profils moléculaires associés aux pathogènes (PAMPs)¹. Bon nombre des voies de signalisation et les mécanismes effecteurs de l’immunité innée sont conservés chez les mammifères et les invertébrés, tels que le nématode, Caenorhabditis elegans et la drosophile, Drosophila melanogaster,². La mouche des fruits est devenue un système puissant pour étudier la défense de l’hôte contre les microorganismes infectieux³. Drosophile est génétiquement tractable, facilement et à moindre coût élevés dans les laboratoires et a un temps de génération court. Par ailleurs, la mouche à fruit présente des défenses très efficaces contre un tableau de microbes, ce qui permet l’examen de l’immunité contre les agents pathogènes virales, bactériennes, fongiques ou parasitaires hôte.

Drosophila immunologistes ont historiquement utilisé avant écrans génétiques, génome-large-mediated RNA interférence (Arni) sélection de lignées cellulaires insectes et préexistant des souches mutantes de mouche afin d’examiner l’immunité innée – menant à la identification et caractérisation de plusieurs voies immunitaires humorales évolutivement conservés^4,5,6,7,8. La réponse immunitaire innée humorale est, sans doute, le mieux caractérisé des défenses immunitaires chez la drosophile. Suite à une infection, la réponse humorale aboutit à la production et la libération systémique de peptide antimicrobien des molécules (AMP) dans l’hémolymphe, le sang équivalent chez les insectes. Ampères sont produites par hautement conservée sans frais et de l’Imd, voies de signalisation. La voie de péage est homologue aux mammifères récepteurs TLR/IL-1R de signalisation, et la voie de l’IDM est homologue au facteur de nécrose tumorale-alpha chez les mammifères de signalisation. Drosophila, péage signalisation est induite par des bactéries gram-positives, les champignons et X de la drosophile virus^6,9,10 et Imd signalisation est induite par des bactéries à gram négatif^{11 ,},¹².

L’immunité cellulaire, composée d’encapsulation, de mélanisation et phagocytose des pathogènes invasifs, réalisée par des cellules spécialisées de sang appelées hémocytes¹³. Il existe trois classes d’hémocytes chez la drosophile : crystal cellules, lamellocytes et plasmatocytes¹³. Crystal cellules, qui représentent 5 % des hémocytes circulants chez les larves, libèrent des enzymes Phénoloxydase (proPO) conduisant à la mélanisation des pathogènes et des tissus de l’hôte au sites de plaie. Lamellocytes, qui ne sont pas normalement trouvés dans les embryons sains ou des larves, sont des cellules adhérentes qui encapsulent des objets étrangers. Ces cellules sont induites sur puparium ou lorsque les oeufs de guêpe parasite sont déposés chez les larves. Plasmatocytes phagocytaires, qui représentent 95 % de diffuser les hémocytes chez les larves et tous les hémocytes restants chez l’adulte, jouent un rôle dans le tissu transformant au cours du développement et, notamment, servir la cellule principal effecteur de l’immunité cellulaire de drosophile .

Phagocytose une ligne immédiate et cruciale de défense immunitaire innée ; les microbes qui violent la barrière épithéliale de l’hôte sont rapidement engloutis et éliminés par les cellules phagocytaires de sang (pour un examen complet de la biologie cellulaire de phagocytose voir référence ¹⁴). Ce processus se lance en reconnaissance des formes codées germline récepteurs (SDRP) sur les hémocytes reconnaissent pathogène lié profils moléculaires (PAMPs) des microbes. Une fois lié à leurs cibles, SDRP initier des cascades de signalisation qui conduisent à la formation des pseudopodes par actine cytosquelette remodelage. Les pseudopodes entourent le microbe, qui est ensuite englouti et intériorisé dans un organite naissant, le phagosome. Les microbes sont détruits comme le phagosome subit le processus de maturation du phagosome lorsque le phagosome est victimes de la traite vers l’intérieur des hémocytes et acidifie à travers une série d’interactions avec les lysosomes. In vitro et la cellule des études de biologie des cellules mammaliennes primaires ont grandement contribués à identifier et à caractériser les facteurs qui régissent la phagocytose, tels que les mammifères récepteurs Fc-gamma et C3b récepteurs^15,16. Néanmoins, la possibilité d’exécuter de grands écrans ou études in vivo sont limitées dans les systèmes mammaliens.

Nous présentons ici un essai in vivo pour phagocytose chez la drosophile adulte, qui repose sur une procédure introduite par le laboratoire de David Schneider en 2000,¹⁷. Le laboratoire de Schneider a montré que sessiles hémocytes groupées le long du vaisseau dorsal abdominal facilement phagocytent les bactéries et les billes de polystyrène. Afin de visualiser la phagocytose, les mouches sont injectées avec des particules fluorescent étiquetés (comme e. coli étiquetés avec l’isothiocyanate de fluorescéine (e. coli –FITC)), incuber pendant 30 minutes pour laisser le temps de hemocytes à phagocyter les particules, puis par injection trypan blue, qui apaise la fluorescence des particules ne pas phagocytées au cours de la période d’incubation. Bateaux mouche de dorsale est imagés puis à l’aide d’un microscope inversé à fluorescent. Cet article fondamental, à l’aide d’une expérience relativement simple, ont démontré que les hémocytes phagocytent les bactéries et billes de latex, cette phagocytose bactérienne peuvent être inhibées par l’injection de pré vole avec des billes de latex, et qui vole sans cellulaires et humorales réponses immunitaires sont sensibles même à e. coli. L’analyse présentée dans le présent rapport s’appuie sur les travaux du laboratoire Schneider pour quantifier la phagocytose in vivo en mesurant l’intensité de la fluorescence des particules englouti par les hémocytes vaisseau dorsal associé.

Semblable à l’approche adoptée dans les systèmes mammaliens, Drosophila généticiens initialement utilisé génome-large in vitro Arni écrans afin d’identifier les gènes nécessaires à la réponse immunitaire cellulaire^18,,^{19,20 ,21,22,23}. Cependant, le développement du dosage adulte phagocytose in vivo a permis des expériences suivis à effectuer facilement dans des animaux entiers, ce qui permet aux chercheurs de vérifier le biologique le rôle des facteurs identifiés dans les études in vitro. Ce fut le cas avec le récepteur transmembranaire Eater, qui fut d’abord identifié comme un récepteur bactérien dans un écran d’Arni en utilisant S2 cellules²⁴ et puis plus tard montré à la médiation d’ Escherichia coli (e. coli),, Enterococcus faecalis, et la phagocytose staphylocoque doré (Staphylococcus aureus) adultes²⁵.

Notre laboratoire employé l’essai in vivo de la phagocytose dans avancer les écrans génétiques et études d’association pangénomique (en utilisant le panneau de référence génétiques Drosophila (DGRP)) pour identifier de nouveaux gènes qui régulent la phagocytose dans les hémocytes adultes. Ces études conduisirent à la caractérisation des récepteurs PGRP-SC1A et PGRP-SA²⁶, la vésicule intracellulaire traite des protéines Rab14²⁷, le glutamate transporteur Polyphème²⁸et protéines de liaison à l’ARN Fox-1²⁹.

Nous prévoyons que les futurs écrans intégrant la phagocytose in vivo pourraient conduire à l’identification de gènes supplémentaires qui sont importants pour la réponse immunitaire cellulaire chez la drosophile. Écrans à l’aide de lignées autofécondées-séquencé, tels que la DGRP ou la drosophile synthétique Population Resource (DSPR), peuvent d’identifier les variantes naturelles qui affectent le développement de phagocytose ou hémocytes. En outre, la technique pourrait être adoptée dans d’autres espèces de drosophile ou utilisée aux nouvelles ressources communautaires d’écran, telles que la collection de 250 espèces de drosophile , maintenu par la drosophile National espèces Stock Center (NDSSC ) à Cornell. Ces expériences peuvent être effectuées à l’aide de fluorescent marqué bactérienne ou fongique-mur bioparticules qui sont disponibles dans le commerce ou peuvent être effectuées à l’aide de n’importe quel nombre de bactéries ou de champignons – visé que le microbe exprime les marqueurs fluorescents .