La découverte d’une voie de signalisation inter-espèces dévoile les mystères de l’immunité et du développement des parasites : les tiques reconnaissent une cytokine du sang de mammifère infecté, déclenchant une défense contre les bactéries responsables de la maladie de Lyme

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Des recherches menées par une équipe de l’Université du Maryland ont identifié la première voie de signalisation inter-espèces entre un parasite arthropode et son hôte, où des molécules dans le sang d’un animal hôte déclenchent l’immunité et le développement d’un parasite. L’étude a montré que lorsque les tiques se nourrissent du sang de souris infectées par la bactérie Borrelia burgdorferi, qui cause la maladie de Lyme, une protéine du système immunitaire de la souris se lie aux récepteurs à la surface des cellules de la tique et signale aux organes de se développer plus rapidement, produisant une réponse immunitaire bien avant que la bactérie elle-même ne puisse commencer à infecter la tique.

L’étude, qui a été publiée le 13 janvier 2023, dans la revue La science, identifie une cible potentielle pour les vaccins anti-tiques ou thérapeutiques pour prévenir la propagation d’infections comme la maladie de Lyme. Les résultats fournissent également de nouvelles informations importantes sur l’évolution des interdépendances biomoléculaires entre les espèces et mettent en évidence, pour la première fois, à la fois l’intégration de l’immunité et du développement animal et l’adaptabilité d’un ancien système ou voie de signalisation cellulaire que toutes les cellules végétales et animales utilisent. pour détecter et réagir à leur environnement.

« Cette flexibilité adaptative d’une voie de signalisation cellulaire conservée était surprenante », a déclaré Utpal Pal, auteur principal de l’étude et professeur au Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine de College Park. « Il est remarquable que cette voie qui est présente dans tout, des éponges aux humains, soit si flexible qu’elle puisse s’adapter pour accepter un ligand [a binding molecule] d’une autre espèce lointaine. Cet outil que tout le monde possède est utilisé d’une manière que nous n’aurions pas imaginée. »

La découverte suggère que d’autres voies de signalisation cellulaire peuvent avoir été adaptées pour de nouvelles utilisations dans d’autres organismes et indique un nouveau domaine de l’immunologie et de la biologie moléculaire mûr pour une exploration future.

Pal et ses collègues ont fait leur découverte en enquêtant sur l’immunité des tiques, qui est un domaine mal compris de la biologie des tiques. Dans leur étude initiale, cherchant à comprendre comment le système immunitaire des tiques reconnaît le Borrélia bactéries, les chercheurs ont nourri les tiques avec un repas de sang provenant soit d’un Borrélia-souris infectée ou une souris non infectée. En comparant les deux groupes, ils ont découvert que le repas de sang infecté activait une protéine chez les tiques qui produit normalement de l’énergie à l’intérieur des cellules. La protéine est associée à une voie de signalisation simple appelée JAK/STAT, qui est présente dans tous les organismes multicellulaires.

Comme dans toutes les voies de signalisation cellulaire, une molécule spécifique détecte quelque chose dans l’environnement et se lie ensuite à un récepteur à l’extérieur d’une paroi cellulaire. Cela déclenche une cascade de réactions à l’intérieur de la cellule qui active ou désactive un gène spécifique et produit une réponse à tout stimulus extérieur détecté.

En supposant que JAK/STAT a été déclenché par le Borrélia dans le sang de souris infectées, les chercheurs ont isolé la bactérie et l’ont injectée directement dans les tiques pour voir quelles molécules se lient au récepteur JAK/STAT. Étonnamment, la bactérie n’a pas activé JAK/STAT. Pour savoir ce qui a fait, les chercheurs ont retiré le Borrélia bactéries du sang de souris infectées et ont donné le sang « propre » aux tiques. La voie JAK/STAT est entrée en action.

Les chercheurs ont découvert qu’une protéine dans les systèmes digestifs des tiques servait de récepteur JAK/STAT et qu’elle avait évolué pour se lier à l’interféron protéique cytokine, qui est produit par le système immunitaire des mammifères infectés par une bactérie comme Borrélia.

Les chercheurs ont également découvert que le récepteur et la voie JAK/STAT sont importants pour le développement normal des tiques, même si la voie n’est pas activée par un repas de sang infecté. Lorsque Pal et ses collègues ont renversé le gène exprimé qui produit le récepteur de JAK/STAT, les tiques ont développé des pattes, des pièces buccales et des systèmes digestifs déformés, et ont été incapables de se nourrir et de terminer le cycle de développement pour se développer davantage.

Ces résultats suggèrent que chez les tiques, la voie de signalisation JAK/STAT et le récepteur protéique ont évolué pour intégrer l’immunité au développement. Les bactéries rivaliseront avec les tiques pour les nutriments dans le sang d’un hôte infecté, donc lorsqu’une tique reçoit le signal qu’un repas de sang est infecté, la croissance rapide est un moyen d’épuiser ces nutriments avant que les bactéries ne les obtiennent. Des expériences en laboratoire confirment que les tiques se nourrissent de Borrélia-le sang de souris infecté s’est développé beaucoup plus rapidement que ceux qui se sont nourris de sang de souris non infecté.

« Comprendre que cette voie intègre l’immunité et le développement a des implications importantes pour les stratégies potentielles de prévention de la transmission des maladies transmises par les tiques », a déclaré Pal. « Parce que si vous supprimez la voie, les tiques aux pièces buccales malformées ne peuvent pas se nourrir ou transmettre des maladies. Mais ce qui est aussi très excitant pour moi, c’est que nous voyons ce genre de système d’alerte précoce, où le système immunitaire de la tique détecte indirectement un agent pathogène en utilisant un système immunitaire réponse de son hôte plutôt que l’agent pathogène lui-même, accélérant son propre développement. »

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