Neuroendocrinologie et neuroimmunologie chez un modèle invertébré, l'huître Crassostrea gigas

Abstract

In invertebrates, the immune and neuroendocrine systems communicate and interact via diverse cytokines and hormones. Thus, both systems constitute an integrated network allowing the organism to elicit neuroendocrine as well as immune responses to both cognitive and non-cognitive stimuli. This neuro-immune system axis plays essential roles in the maintenance of homeostasis, particularly when the animal faces stressful situations. The present work aimed at providing further knowledge concerning the evolutionary origins of these adaptative mechanisms by studying neuroendocrinology and neuroimmunlogy of stress in an invertebrate model.Our biological model was chosen among molluscs because these organisms possess a relatively immune system and because their nervous system is well characterized at the functional, cellular and molecular levels. Among molluscs, we focused on the Pacific oyster Crassostrea gigas because this bivalve is of economical interest and because research on the physiology of stress in oysters can be directly applied in aquaculture. We provide evidence that oysters possess a form of neuroendocrine response to stress. Indeed, two catecholamines, namely noradrenaline and dopamine, are released in the hemolymph when the animal encounters stressful situations. Oyster catecholamine-secreting cells possess morphological, biochemical and functional characteristics of vertebrate chromaffin cells. Moreover, these cells exhibit a remarkable plasticity since they can transdifferentiate into either neuron-like or glial-like cells.Noradrenaline produced bu chromaffin cells modulate certain immune functions such as the production of reactive oxygen species and phagocytosis. This catecholamine can also trigger hemocyte apoptosis and/or upregulate the transcription of the heat stress protein 70 (hsp70) gene in immune cells. These mechanisms involve α and β-adrenergic receptors, GTPases of the Ras family such as Rho, MAP kinases and P35-sensitive caspases. Finally, we found that stress and stress-induced noradrenaline secretion modulate oyster resistence to bacterial pathogens. These results are of interest in terms of comparative neuroendocrinology and neuroimmunlogy because they point out the existence of complex neuro-immune interactions that preceded the emergence of vertebrates. In addition, this work provides further insights into immunoregulatory mechanisms and host-pathogen interactions in molluscs. Finally, information and tools provided by this research work help understanding how pathologies appear in cultured oyster stocks.Chez les vertébrés, le système immunitaire et le système neuroendocrine communiquent de façon étroite grâce à diverses cytokines et hormones. Ce type de communication joue un rôle primordial dans le maintien de l'homéostasie, particulièrement lorsque l'animal fait face à une situation de stress. Afin d'améliorer nos connaissances concernant l'origine évolutive de ces mécanismes adaptatifs, nous avons étudié la neuroendocrinologie et de la neuroimmunologie du stress chez un modèle invertébré. Notre modèle d'étude a été choisi parmi les mollusques parce que ces organismes possèdent un système immunitaire relativement simple et parce que leur système nerveux est assez bien caractérisé aux niveaux fonctionnel, cellulaire et moléculaire. Parmi les mollusques, nous avons choisi l'huître Crassostrea gigas, parce que ce bivalve présente un intérêt économique important et parce que les recherches concernant la physiologie du stress chez l'huître sont applicables en aquaculture.Nous avons pu déterminer que l'huître possède une forme primitive de réponse neuroendocrine au stress. En effet, deux catécholamines, la noradrénaline et la dopamine, sont libérées dans l'hémolymphe lorsque l'animal se trouve en situation de stress. Les cellules responsables de la sécrétion de catécholamines chez l'huître présentent des similitudes morphologiques, biochimiques et fonctionnelles avec les cellules chromaffines de vertébrés. De plus, les cellules chromaffines d'huîtres peuvent se différencier en cellules nerveuses, comme chez les vertébrés, ou en phagocytes apparentés aux cellules gliales. La noradrénaline produite par les cellules chromaffines contrôle certaines fonctions immunitaires (production d'espèces oxygénées réactives, phagocytose). Cette hormone peut aussi déclencher des mécanismes d'apoptose et/ou l'expression de gènes de protéines de stress (hsp70) au sein des immunocytes d'huîtres. Ces mécanismes impliquent des récepteurs α et β-adrénergiques, des GTPases de la famille des protéines Ras (Rho), des MAP kinases et caspases P35 sensibles.Nous avons finalement pu montrer que le stress et la sécrétion de noradrénaline induite par le stress, modulent les capacités de résistance des huîtres à des pathogènes bactériens. Ces résultats présentent un intérêt en termes de neuroendocrinologie et d'immunologies comparées et ils indiquent que des interactions neuroendocrino-immunitaires complexes existaient avant l'apparition des vertébrés. Ce travail apporte de nouvelles informations en ce qui concerne les mécanismes d'immunorégulation et les relations hôte-pathogène chez les mollusques. Enfin, ces informations, ainsi que les outils mis au point au cours de cette thèse, permettent de mieux comprendre comment apparaissent des pathologies en conchyliculture