Le système immunitaire des poissons

Le système immunitaire est un ensemble de facteurs humoraux et cellulaires qui a pour

fonction de maintenir l’homéostasie, de protéger l’organisme des parasites, infections et proliférations malignes. Il ne répond donc pas directement à la présence de polluants.

Néanmoins, la présence de xénobiotiques peut affaiblir le système immunitaire d’un

organisme, diminuant ainsi ses capacités de défense par exemple vis-à-vis des parasites (Dunier 1996; Dunier and Siwicki 1993). Le système immunitaire des poissons est assez proche de celui des vertébrés supérieurs (Zelikoff, 1998). Les poissons possèdent des mécanismes de défenses spécifiques et non spécifiques, tous deux incluant des réponses humorales et cellulaires.

La réponse non spécifique fait intervenir des cellules circulantes, les leucocytes, aussi appelés cellules blanches par opposition aux globules rouges. Les leucocytes sont classés en trois grandes familles : les lymphocytes, les granulocytes et les monocytes/macrophages. Les lymphocytes peuvent intervenir dans la réponse non spécifique de par leur activité cytotoxique vis-à-vis des cellules tumorales ou infectées par des organismes (Secombes,

Chapitre 1 : Introduction générale

1996), les deux autres populations cellulaires jouant quant à elles un rôle important dans

l’inflammation et la phagocytose. Chez les poissons, ce sont les monocytes/macrophages qui participent le plus activement à la phagocytose permettant ainsi la destruction des corps

étrangers (Kemenade et al., 1994). A cette réponse à médiation cellulaire s’ajoute une

réponse non spécifique à médiation humorale par l’intermédiaire de nombreuses enzymes et

protéines tel que le lysozyme, les lectines ou encore le système du complément (Kollner et al.

2002).

La réponse immunitaire spécifique chez les poissons est assez proche de celle des vertébrés supérieurs. Le phénomène de rejet face à une greffe chez le bar commun,

Dicentrarchus labrax, confirme l’existence d’une réponse à médiation cellulaire cytotoxique

chez les poissons (Romano et al., 2005). A cela s’ajoute une réponse de type humorale par la

production d’anticorps. Les poissons possèdent ainsi, tout comme les vertébrés supérieurs,

des cellules capables de reconnaître un antigène et de développer une réponse immunitaire spécifique. De plus, des protéines appelées cytokines sont présentes dans les milieux cellulaires et acellulaires afin de servir de messagers intercellulaires. Leur rôle est de

contrôler, d’induire ou d’inhiber la réponse immunitaire (Secombes et al., 2001).

De multiples marqueurs peuvent être utilisés pour analyser le fonctionnement du système immunitaire en présence de xénobiotiques : proportion des différentes types cellulaires, de leucocytes, niveaux de protéines et enzymes détectés dans le plasma (cytokines, lysozyme ou encore lectines), capacité de phagocytose des cellules, niveau de

production d’espèces réactives de l’oxygène, résistance face à un pathogène,…(Dunier and

Siwicki 1993; Zelikoff 1998). En complément de l’analyse du C3 et du TNF-R par

expression de gènes, nous avons choisi de nous intéresser plus particulièrement à l’impact de la pollution sur la réponse immunitaire non spécifique à médiation humorale, par l’analyse des lysozymes, et à médiation cellulaire, par l’étude de la phagocytose.

4.4.2 Le C3 et le TNF-R

Le système du complément, souvent appelé simplement complément, a un rôle important dans le système immunitaire inné et fait intervenir environ 35 protéines membranaires ou soluble (Holland et Lambris, 2002). Les fonctions du complément sont multiples : il participe à la lise des pathogènes, à la réaction inflammatoire, il peut stimuler la

phagocytose ou encore participer à la modulation de la production d’anticorps (DeFranco,

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humains et ont été retrouvées chez les poissons : la voie classique, la voie alterne et la voie des lectines (Figure 6) (Holland et Lambris, 2002). La composante C3 du complément est la protéine centrale du système du complément puisque les 3 voies vont conduire à son

activation (Qi et al., 2011). Récemment des travaux sur des souris C3-déficiente suggèrent

l’existence d’une 4^ème voie : la thrombine, une molécule impliquée dans la voie de

coagulation, pourrait générer des C5a (Amara et al., 2008; Huber-Lang et al., 2006). Les

poissons sont assez uniques dans le sens où pour une même espèce, plusieurs isoformes d’un

même composant peuvent exister. Ainsi Sunyer et al. (1997) ont identifié chez la dorade

royale (Sparus aurata) 5 isoformes du Complement C3.

Figure 6 : Schéma des 3 voies d’activation du système du complément et fonctions impliquées (Boshra, Li et Sunyer, 2006)

Le TNF-α appartient à la famille des cytokines. Ces dernières sont des protéines

produites par de nombreuses cellules immunitaires et qui ont pour rôle de contrôler : (1)

l’intensité et la durée de la réponse immunitaire et (2) certains processus de différenciation et proliférations tissulaires (DeFranco, Robertson et Locksley, 2009). Le TNF doit son nom à

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ses effets cytotoxiques sur les cellules tumorales. La séquence du TNF-a n’ayant pas encore

était identifiée chez nos espèces modèles, nous avons choisis d’étudié l’expression du TNF-R qui est le récepteur membranaire du TNF (Smith, Farrah et Goodwin, 1994). Le TNF-R

intervient dans la régulation de l’apoptose et de l’inflammation (Wiens et Glenney, 2011). La

mesure de son expression permet indirectement d’évaluer la modulation du système du TNF. Si une modulation de l’expression du TNF-a n’est pas forcement associée à une modulation

de l’expression de son récepteur, on peut tout de même supposer qu’une modulation du TNF -R suggère une modulation du système du TNF dans son ensemble.

Il a été démontré que, parmi les multiples éléments intervenant dans la réponse

immunitaire, certains d’entre eux pouvaient être modulés par la présence de contaminants

(Bols et al., 2001a). Des bars communs, Dicentrarchus labrax, soumis à une contamination

ponctuelle forte aux hydrocarbures ont montré une surexpression du TNFα mais pas de modulation de l’expression du C3 (Bado-Nilles, 2008). D’autres études ont montré sur la même espèce une modulation de la voie alterne du complément en présence de HAPs

(Bado-Nilles et al., 2009; Danion et al., 2011b). L’expression du gène C3 semble elle aussi modulée

par la présence de polluants. Par exemple Holth et al. (2010) observent une sur-expression du

C3 chez la morue Atlantique, Gadus morhua, exposée à des eaux contenant des HAPs.

L’expression de ces gènes pourrait donc devenir de bons marqueurs d’exposition à des HAPs. De plus, si les polluants peuvent agir sur le système immunitaire, à l’inverse le système

immunitaire pourrait avoir un effet sur les phénomènes de détoxication (e.g. CYP1A).

Reynauld et al. (2005) observent que l’injection de cytokines (TNF et interleukin 1) inhibe la

réponse EROD chez des carpes, Cyprinus carpio, contaminées au HAPs. Ainsi la mesure de

l’expression du TNF-R pourrait aider à comprendre le lien qui existe entre le système immunitaire et les phénomènes de détoxication.