Hemocyte defense mechanisms in Mytilus edulis : interactions with Vibrio Splendidus sp. and MXR phenotype modulation by environmental contaminants
Mécanismes de défense hémocytaires chez Mytilus edulis : interactions avec Vibrio Splendidus sp. et modulation du phénotype MXR par les contaminants environnementaux
Résumé
Mytilus edulis is a bivalve mollusc representing an economic and ecotoxicological interest. This sentinel species is known for its resistance to chemical and biological contaminants. However, for few years, abnormal mortality events have been reported for farmed blue mussels in France where different Vibrio strains were isolated. The first section of this thesis describes cellular and physiological interactions of V. Splendidus isolates with the blue mussel. Experimental infections allowed the selection of two isolates affiliated to V. splendidus/V. hemicentroti type strains: a virulent 10/068 1T1 and an innocuous 12/056 M24T1. These two strains were GFP-tagged and validated for their growth characteristics and virulence as genuine models for exposure. V. splendidus 10/068 1T1 is capable to alter different functions of hemocytes including motility, adhesion, internalization, ROS production, phagosome maturation and viability, unlike the avirulent strain. Furthermore, bacterial extracellular products appeared toxic and inhibit cellular responses (internalization and ROS production). Finally, we successfully reproduced experimental infection by water tank cohabitation assays with septic animals. Infection monitoring shows the targeting of gills by bacteria. The second section explores the MXR (MultiXenobiotic Resistance) system functioning in the blue mussel. For the first time, a complete ABCG2 amino acid sequence was established. Molecular characterization shows the presence of the abcg2 transcript in hemocytes and gills and its homology with other proteins from various species. The combination of the fluorescent probes bodipy prazosin and pheophorbide A with specific blockers demonstrate the transporter efflux activity and its heterogeneity in tissues and cells. Moreover, the expression of three ABC transporters (abcb, abcc, abcg2) identified in the blue mussel has been shown to be modulated by chemical contaminants. Mussels exposed to BaP in the laboratory or collected from contaminated mussel beds in the field show upregulated abc transcripts in gills whereas these mRNA undergone a downregulation in hemocytes. Season had also an effect on mRNA levels and interacted with site effects. Only the abcb gene displayed a more abundant mRNA level in gills dissected from animals collected in the more polluted area all over the diachronic study. In conclusion, our results demonstrate the vulnerability of the blue mussel towards a pathogen. The immunotoxic impact of environmental xenobiotics and the precise role of ABC efflux pumps in the immune system of the mussel has yet to be explored.
Mytilus edulis est un mollusque bivalve de grand intérêt économique et écotoxicologique. Cette espèce sentinelle est connue pour sa résistance aux contaminants chimiques et biologiques. Néanmoins, depuis quelques années la moule bleue est touchée par des mortalités dans les élevages des Pertuis Charentais ayant pour dénominateur commun la présence de bactéries virulentes de type Vibrio. Le premier axe de cette thèse décrit les interactions des isolats de V. Splendidus avec la moule bleue au niveau cellulaire et physiologique. Les infections expérimentales ont permis la sélection de deux isolats bactériens affiliés à V. splendidus/V. hemicentroti : une souche virulente codée 10/068 1T1 et une souche inoffensive codée 12/056 M24T1. Ces deux bactéries ont été marquées à la GFP et validées en tant que modèles authentiques d’exposition à travers leurs caractéristiques de croissance et de virulence. Par ailleurs, V. hemicentroti 10/068 1T1 est capable d’altérer différentes fonctions hémocytaires incluant la motilité, l’adhésion, l’internalisation, la production de ROS, la maturation du phagosome et la viabilité contrairement à la bactérie non virulente. Les produits extracellulaires bactériens semblent être toxiques et inhibent certaines réponses cellulaires (internalisation et production de ROS). Enfin, nous avons reproduis avec succès l’infection des animaux par le pathogène via un modèle expérimental de cohabitation. Le suivi de l’infection montre que V. hemicentroti 10/068 1T1 a pour cible principale les branchies. Le deuxième axe explore le fonctionnement du système MXR (MultiXenobiotic Resistance) chez la moule bleue. La séquence codante complète d’un nouveau transporteur ABCG2 a été établie et la protéine résultante a été identifiée. La caractérisation moléculaire montre la présence du transcrit dans les hémocytes ainsi que dans les branchies et son homologie avec les autres protéines appartenant à diverses espèces. L’utilisation des sondes fluorescentes bodipy prazosin et pheophorbide A, combinées avec des bloqueurs spécifiques, démontre l’activité d’efflux de ce transporteur et son hétérogénéité dans les tissus et cellules. Par ailleurs, il est également démontré que l’expression des trois transporteurs ABC (abcb, abcc, abcg2) identifiés chez la moule bleue est modulée par les contaminants chimiques. Les animaux exposés au BaP au laboratoire ou prélevés sur un terrain contaminé montrent une surexpression des transcrits abc dans les branchies et une sous expression dans les hémocytes. La saisonnalité, sur le terrain, a également un effet sur les niveaux des transcrits et interfère avec les réponses liées aux contaminants. Seul le transporteur abcb exprimé dans les branchies n’est pas affecté par des variations saisonnières et montre une surexpression dans le site contaminé tout au long de l’année. En conclusion, nos résultats démontrent la vulnérabilité de la moule bleue face un pathogène. L'impact immunotoxique des xénobiotiques et le rôle que peuvent jouer les transporteurs ABC dans le fonctionnement du système immunitaire des moules reste à explorer.
Origine : Version validée par le jury (STAR)