Introduction
Nos travaux précédents ont montré que le maintien de l’activité de la voie de signalisation JAK/STAT, dans la ZM de la glande lymphatique, est nécessaire pour préserver des prohémocytes dans la glande lymphatique. Nous avons également montré, que suite à une infection par un parasitoïde, la voie de signalisation JAK/STAT est inactivée afin de permettre aux prohémocytes de se différencier massivement en lamellocytes. Les mécanismes moléculaires impliqués dans le contrôle de la voie de signalisation JAK/STAT dans la glande lymphatique restent non établis.
Le séquençage du génome de Drosophila melanogaster a permis d’identifier CG14225, qui code pour une protéine présentant une forte homologie de séquence avec Dome et que nous avons appelée Latran (Brown et al., 2001; Hou et al., 2002). latran code pour une protéine tronquée dans la partie intracellulaire si on la compare à Dome suggérant qu’elle pourrait agir comme un récepteur inactif. Cependant, ni son profil d’expression ni sa fonction n’avaient été analysés. Au cours de ma thèse, je me suis intéressé à l’étude du rôle de latran.
Résultats
latran est spécifiquement exprimé dans les prohémocytes de la glande lymphatique.
Latran présente une forte homologie de séquence avec Dome suggérant qu’il pourrait être impliqué dans le contrôle de la voie de signalisation JAK/STAT. Attendu que Latran possède un domaine intracellulaire court, dépourvu des sites de fixation pour JAK et STAT, il pourrait agir comme un récepteur inactif. (Figure 1 de l’article). L’analyse de son profil d’expression au cours du développement indique qu’il a une expression très restreinte par rapport à celle de dome. dome est exprimé de façon très dynamique à la fois dans l’embryon, la larve et l’adulte tandis que latran est uniquement exprimé au stade larvaire dans les cellules de la ZM de la
glande lymphatique et dans les cellules pericardiales (Figure1 de l’article). L’expression de latran, restreinte aux prohémocytes de la glande lymphatique qui expriment également dome, et où la voie de signalisation JAK/STAT est activée, présentait un profil très intéressant qui soulevait la question de son rôle dans ces cellules.
Les mutants latran sont immunodéficients
Afin d’analyser la fonction de latran dans la ZM, un mutant nul a été construit par recombinaison homologue en utilisant la méthode « Ends Out » (Gong and Golic, 2003). Les mutants latran sont viables, fertiles et ne présentent aucun défaut morphologique ce qui est en accord avec son profil d’expression. Les glandes lymphatiques de larves mutantes pour latran ne présentent aucun défaut hématopoïétique en condition normale (Figure S4 de l’article). Ceci indique que latran n’est pas nécessaire pour l’ontogenèse de la glande lymphatique. Par contre, suite à une infection par la guêpe Leptopilina boulardi, les mutants latran sont incapables de produire en masse des lamellocytes et vont succomber à l’infection. Une analyse détaillée de l’activité de la voie de signalisation JAK/STAT dans des mutants latran après parasitisme indique qu’ils sont incapables d’inactiver la voie de signalisation JAK/STAT et donc de permettre aux prohémocytes de se différencier massivement en lamellocytes. Ces résultats indiquent que latran est nécessaire pour inactiver la voie de signalisation JAK/STAT dans la glande lymphatique suite à une infection par un parasitoïde (Figure 2 de l’article).
Latran agit comme un dominant négatif de la voie de signalisation JAK/STAT
Dans des expériences de surexpression de latran in vivo ou en culture de cellules, nous avons pu montrer que Latran agit comme un dominant négatif de la voie de signalisation JAK/STAT. Les analyses réalisées en culture de cellules indiquent que le rapport entre Latran et Dome est crucial afin de permettre à Latran d’inactiver la voie de signalisation JAK/STAT (Figure 3 de l’article). Basée sur ces résultats, l’hypothèse la plus simple est que Latran et Dome pourraient former des hétéromères inactifs qui inhibent la voie de signalisationJAK/STAT.
Latran forme des hétéromères avec Dome
Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons adapté la technique de « βlue-βlau in vivo complementation » développée et utilisée précédemment par Brown et Castelli-Gair Hombría afin de mettre en évidence la formation de dimères de Dome in vivo (Brown et al., 2003). Cette technique nous a permis de montrer in vivo que Latran est capable de former des homodimères et des hétéromères avec Dome (Figure 4 de l’article).
L’infection par le parasitoïde Leptopilina boulardi modifie le rapport latran/domeless
Afin de comprendre pourquoi latran est uniquement requis après infection par un parasitoïde bien qu’il soit transcrit dans la ZM dans des conditions normales, nous avons regardé par RT- PCR semi-quantitative le niveau d’accumulation des ARNs messagers de dome et latran dans des glandes lymphatiques disséquées avec ou sans infection par un parasitoïde (Figure5 de l’article). Quatre heures après infection par la guêpe le niveau d’accumulation des transcrits pour dome diminue fortement alors que celui de latran n’est pas affecté. Ces données suggèrent que, suite à une infection par le parasitoïde, le ratio Latran/Dome est augmenté favorisant la formation d’hétéromères Dome/Latran inactifs.
latran est un interrupteur qui permet une réponse coordonnée de l’ensemble des prohémocytes
Par ailleurs, nous savons que dans un mutant col tous les prohémocytes de la ZM se différencient massivement. Or, dans un double mutant lat;col tous les prohémocytes ne se différencient pas ; il n’y a plus de ZM organisée mais des prohémocytes dispersés persistent dans la glande lymphatique. (Figure 2g de l’article). Ces observations révèlent qu’il y a une activité basale de la voie JAK/STAT dans les mutants col, qui est inhibée grâce à latran. Dans un double mutant lat ;col après infection par un parasitoïde des lamellocytes et des prohémocytes sont présents (Figure 2h de l’article). L’ensemble de ces résultats indique que latran sert d’interrupteur permettant d’éteindre complètement la voie de signalisation JAK/STAT de manière coordonnée dans toutes les cellules de la ZM.
upd3 est nécessaire pour l’activation de la voie de signalisation JAK/STAT dans la Zone Médullaire
upd3 est exprimé à la fois dans la ZM et dans le PSC. En utilisant une approche d’interférence à l’ARN, nous avons montré que seule l’expression d’upd3 dans les cellules de la ZM est requise pour permettre l’activation de la voie de signalisation JAK/STAT dans ces cellules. Ces résultats indiquent qu’Upd3 est le ligand de Dome dans la ZM et qu’il active la voie JAK/STAT de manière paracrine ou autocrine. De plus, nous avons montré par RT-PCR semi-quantitative que l’accumulation du transcrit upd3 est diminuée quatre heures après une infection par un parasitoïde (Figure 6 de l’article).
Modèle proposé pour le contrôle de l’hématopoïèse larvaire
L’ensemble de ces résultats nous a permis de compléter le modèle proposé par Krzemień et collaborateurs en 2007 pour le contrôle de l’hématopoïèse larvaire (Figure 7 de l’article). En contexte normal, le PSC émet un signal Sx qui maintient la voie de signalisation JAK/STAT active dans les cellules de la ZM et permet ainsi de maintenir l’état prohémocyte de ces cellules. Suite à une infection par un parasitoïde un signal de danger est émis, probablement par les plasmatocytes circulants qui ont détecté l’œuf du parasitoïde. Ce signal conduit à une répression de l’expression de dome et upd3 dans la ZM, entraînant une augmentation du ratio Latran/Dome et donc la formation d’hétéromères Latran/Dome inactifs. La voie de signalisation JAK/STAT est alors inactivée et les prohémocytes se différencient massivement en lamellocytes. Des lamellocytes peuvent se différencier dans les glandes lymphatiques mutantes pour latran, indiquant que latran n’est pas impliqué dans le programme de différentiation des lamellocytes, mais est requis pour inactiver la voie de signalisation JAK/STAT dans la ZM et permettre au prohémocytes de se différencier. Nous proposons qu’un autre signal, résultant de l’infection, instruit les prohémocytes ayant inactivé la voie de signalisation JAK/STAT à se différencier en lamellocytes.
Ces résultats mettent en évidence un nouveau mécanisme de régulation de la voie de signalisation JAK/STAT via la formation de complexes de récepteurs inactifs. Nous pensons que ce type de régulation n’est probablement pas restreint à la Drosophile mais pourrait également être utilisé chez les vertébrés, notamment lors de réponses immunitaires qui nécessitent un contrôle strict et rapide de la voie de signalisation JAK/STAT tel que par