Exploring the impact of bacterial detection on Drosophila melanogaster feeding behavior

Exploration de l'impact de la détection bactérienne sur le comportement alimentaire de Drosophila melanogaster D. melanogaster se nourrit et pond sur des fruits en décomposition habités par des micro-organismes. En cas d'infection, le système immunitaire de la mouche est induit. Cependant, il est reconnu que d'autres mécanismes de défense non immunologiques peuvent protéger l'hôte. Une approche fascinante est l'adoption de changements comportementaux destinés à éviter l'infection ou à empêcher sa propagation. Notre laboratoire travaille à l'identification des acteurs cellulaires et moléculaires impliqués dans les changements comportementaux induits par les microbes. Le peptidoglycane d'origine bactérienne (PGN) est un éliciteur connu de la réponse immunitaire chez D. melanogaster. Nos recherches ont montré que l'exposition des mouches au PGN active la réponse immunitaire, mais inhibe également la ponte chez les femelles. Cet effet est médié par l'activation de la voie NF-kB dépendant du PGN dans quelques neurones du cerveau (Masuzzo et al., 2019). D'autres laboratoires ont montré que les composants bactériens, notamment le lipo-poly-saccharide (LPS) et le PGN, sont détectés par le système sensoriel de la drosophile et déclenchent des changements comportementaux de défense (Soldano et al., 2016; Yanagawa et al., 2019). En outre, notre récent article a montré que l'enzyme de clivage des PGN est exprimée dans les neurones gustatifs labellaires (Masuzzo et al., 2022), ce qui suggère un lien entre gout et détection des PGN dans l'environnement.Mon doctorat visait à comprendre comment la drosophile peut modifier ses comportements suite à la détection des bactéries. Dans la première partie de mon doctorat, j'ai travaillé sur la réponse comportementale des larves de drosophile face aux bactéries. Lorsque les larves sont nourries avec des aliments contaminés par E. carotovora carotovora ou B. thuringiensis, les bactéries sont bloquées dans la partie antérieure de l'intestin. L'imagerie en direct a montré que les pathogènes bloqués sont ensuite éliminés dans les 8 heures. Ce blocage qui nécessite les enzymes DUOX dans les entérocytes ainsi que l'homologue du nocicepteur TRP TRPA1 et l'hormone diurétique DH31 dans les cellules entéroendocrines, peut être artificiellement induit par l'homologue humain de DH31, hCGRP. Par manipulation génétique, nous avons démontré que la perte de ce blocage entraîne une prolifération bactérienne et la mort prématurée de l'hôte. Les bactéries bloquées dans l'intestin antérieur sont tuées par des peptides antimicrobiens produits lors de l'induction de la voie IMD. Donc, lors de l'ingestion de bactéries pathogènes, les larves bloquent les bactéries in situ, empêchant leur prolifération et leur propagation et laissant le temps à la réponse immunitaire de les éliminer. Dans la deuxième partie de mon doctorat j'ai étudié la réaction comportementale des adultes à la présence de PGN par le biais du système gustatif. J'ai découvert que le PGN provoque une réponse aversive immédiate lorsqu'il est détecté par le système gustatif. Nous avons identifié les neurones gustatifs ppk23+ et Gr66a+ comme étant nécessaires à la transduction de la réponse de la mouche au PGN et avons démontré qu'ils jouent des rôles très différents dans ce processus. L'inactivation fonctionnelle contrôlée dans le temps et l'imagerie du calcium in vivo démontrent que si les neurones ppk23+ sont nécessaires chez les mouches adultes pour transduire directement le signal PGN, les neurones Gr66a+ doivent être fonctionnels chez les larves pour permettre aux futurs adultes de devenir sensibles au PGN. De plus, nos données suggèrent que l'absence de bactéries pendant le stade larvaire altère la capacité des mouches adultes à détecter les PGN, et que la recolonisation des larves axéniques avec L. brevis est suffisante pour restaurer la réponse aux PGN chez les adultes. Donc, les caractéristiques génétiques et environnementales des larves sont essentielles pour que les futurs adultes soient capables de répondre à certains stimuli sensoriels tels que les PGN.