Interactions Hyménoptères parasitoïdes
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Ann. Soc. entomol. Fr. (n.s.), 2003, 39 (4) : 305-314. ARTICLE Interactions Hyménoptères parasitoïdes – systèmes immunitaires hôtes : Les mécanismes « actifs » et « passifs » redéfinis Sébastien J. M. MOREAU Unité Assemblage et Réplication du VHC, CNRS UPR 2511, Institut de Biologie de Lille, 1 rue Calmette, BP 447, F-59021 Lille cedex, France. Résumé – Les Hyménoptères parasitoïdes ont développé de nombreuses stratégies de virulence pour permettre la survie de leur descendance aux dépens d’une gamme d’insectes-hôtes généralement restreinte. Cette diversité est telle qu’elle suggère l’existence d’autant de stratégies de virulence originales que de systèmes hôtes-parasitoïdes. Dans le domaine des interactions entre les parasitoïdes et le développement de leurs hôtes, il est admis que les stratégies parasitaires peuvent être scindées en deux grandes tendances, selon que le parasite régule ou se conforme à la croissance de l’insecte parasité. Nous proposons de redéfinir de manière similaire (stratégies de « régulation » ou de « conformité »), les stratégies parasitaires vis-à-vis du système immunitaire des hôtes, jusqu’à présent qualifiées d’« actives » ou de « passives ». En effet, de récentes études menées sur certains modes d’évitement de la réaction d’encapsulement (ectoparasitisme, « mimétisme » moléculaire) nuancent la nature « passive » de ces mécanismes de virulence et laissent présager d’une ère nouvelle pour la compréhension de leurs bases moléculaires. La présente revue s’attache donc : 1) à souligner la diversité des moyens employés par les Hyménoptères parasitoïdes pour se conformer à la réponse immunitaire de leurs hôtes ou pour la réguler ; 2) à examiner les principaux facteurs parasitaires mis en œuvre dans le cadre de ces stratégies ainsi que leurs cibles physiologiques ; et 3) à évaluer l’intérêt fondamental et appliqué des recherches menées dans ce champs d’investigation. Abstract – Relationships between parasitoid Hymenoptera and the immune system of their hosts: The « active » and « passive » mechanisms redefined. – Hymenopteran parasitoids developed various strategies for the survival of their offspring at the expense of a generally limited range of insect hosts. Such a diversity suggests the existence of original strategies of virulence for almost each host-parasitoids system. In the field of host development-parasitoids interactions, it is often admitted that parasitic strategies split in two categories, depending on the ability of the parasitoid to conform to host physiology or to regulate it. We propose to define in a similar view parasitoids strategies interacting with hosts immune system, up to now qualified as « active » or « passive », as strategies of « conformity » or « regulation ». Indeed, recent studies dedicated to particular mechanisms of hosts immune system avoidance (ectoparasitism, molecular « mimicry ») shade light on their « passive » nature and could open a new area in the understanding of their molecular basis. The aim of this report is to underline, through a new descriptive approach, the diversity of ways used by parasitoid Hymenoptera to counteract their hosts immune system. We will: i) summarize the literature related to parasitoids strategies to conform to hosts immune response or to regulate it; ii) examine their underlying physiological factors; and iii) present the main research outlook enable by the studying of such strategies of virulence. L ’issue de la relation physiologique entre un Hyménoptère parasitoïde et son hôte, obligatoirement marquée par la mort d’un des deux protagonistes, dépend de leurs capacités respectives à mettre en œuvre des stratégies de virulence ou de résistance à l’égard de l’organisme adverse. Déterminées génétiquement et soumises à de fortes pressions de sélection (Godfray * Corresponding author. E-mail : [email protected] Accepté le 26-09-2003. 2000 ; Dupas et al. 2003), les stratégies de virulence tendent à optimiser la survie de l’œuf ou de la larve du parasitoïde face aux contraintes physiologiques imposées par le développement et le système immunitaire de l’hôte. Ces stratégies définissent donc directement les limites de la pathogénicité des parasitoïdes. P. Lawrence (1986, 1990) fut la première à introduire les notions de « conformité » et de « régulation » dans le domaine des interactions entre les parasitoïdes et les programmes de développement de leurs hôtes. Selon cet auteur, ces notions distinguent avant tout des espèces 305 S. J. M. MOREAU parasitoïdes, «conformers » ou «regulators», qui synchronisent leur croissance avec celle de l’hôte ou au contraire, qui modifient le cycle de développement de l’insecte parasité. Une telle conception a depuis été remise en cause par la description de plusieurs parasitoïdes présentant à la fois des traits de type « conformers » et « regulators» (Vinson 1988; Mackauer & Sequeira 1993; Harvey 1996 ; Strand 2000). S’il est vrai que la classification proposée ne saurait rigoureusement s’appliquer aux parasitoïdes eux-mêmes, elle reste néanmoins pertinente pour qualifier leurs stratégies de développement ; l’intervention de différentes stratégies, de « conformité » ou de « régulation », au cours du développement d’un même parasitoïde n’a en effet rien d’incompatible. Sur le plan des interactions avec le système immunitaire hôte, il est encore souvent considéré que les parasitoïdes présentent soit des stratégies d’immunosuppression « actives », soit des mécanismes « passifs » d’évitement de la réaction d’encapsulement (Coudron 1991 ; Strand & Pech 1995a ; Vass & Nappi 2000 ; Schmidt et al. 2001). Les stratégies « actives », principalement caractérisées chez des espèces endoparasitoïdes, reposent sur des facteurs maternels ou ovo-larvaires (virus, particules de type viral, protéines venimeuses et ovariennes, tératocytes) et sont de loin les plus étudiées (Coudron 1991 ; Strand & Pech 1995a). Elles peuvent altérer sévèrement la réponse immunitaire de l’hôte dont la mise en place nécessite plusieurs étapes successives : détection du corps étranger, recrutement des cellules immunitaires (hémocytes), formation d’une capsule par les hémocytes autour de l’intrus, et mélanisation de la capsule (Coudron 1991 ; Ratcliffe 1993 ; Sugumaran & Kanost 1993 ; Locker 1994 ; Strand & Pech 1995a ; Schmidt et al. 2001 ; Sorrentino et al. 2002). Les mécanismes « passifs » regrouperaient quant à eux, différentes adaptations physiologiques et comportementales permettant à certains parasitoïdes de se développer sans altérer les capacités immunitaires de leurs hôtes. Ils concerneraient notamment les espèces dont les œufs sont soit pondus dans des hôtes ayant un système immunitaire immature, soit protégés par des capacités de « mimétisme » moléculaire, soit capables d’effectuer leur développement hors d’atteinte des hémocytes (ectoparasitisme, endoparasitisme dans des organes inaccessibles) (Strand & Pech 1995a). Le terme même de mécanisme « passif », suggéré par l’absence d’effet immunosuppresseur observé, nie intrinsèquement l’existence de molécules effectrices susceptibles d’intervenir dans la protection des œufs parasitoïdes. Or, des études récentes font apparaître que certains mécanismes « passifs » impliquent l’intervention active de facteurs physiologiques et moléculaires pouvant interférer avec la formation d’une capsule hémo- 306 cytaire (Asgari et al. 1998; Kinuthia et al. 1999; Richards & Edwards 1999, 2000a). Par analogie avec le distinguo de P. Lawrence, ces mécanismes pourraient donc participer, ne serait-ce que localement, à une « régulation » de la réponse immunitaire de l’hôte au même titre que les facteurs dits « actifs ». D’autres mécanismes, en revanche, relèveraient d’avantage d’une « conformité » aux défenses immunitaires, pouvant être définie par la faculté d’un parasitoïde à échapper aux défenses cellulaires ou humorales de l’organisme qu’il parasite sans en altérer directement l’efficacité. Là encore, des adaptations physiologiques et moléculaires prennent une part active dans l’évitement de l’encapsulement. Ces remarques soulignent la possibilité de substituer à la dichotomie « mécanismes passifs – mécanismes actifs », une classification introduisant les notions de stratégies de « conformité » ou de « régulation » vis-à-vis de la réponse immunitaire des hôtes, à l’image des stratégies mises en œuvre par les parasitoïdes envers le développement des insectes parasités. Loin de vouloir initier une polémique sémantique, cette proposition vise, à travers la présente revue, à souligner la diversité des moyens employés par les Hyménoptères parasitoïdes pour lutter contre le système immunitaire de leurs hôtes, et d’en prendre plus précisément la mesure grâce aux nouvelles données disponibles en ce domaine. Nous verrons notamment, grâce à la présentation de modèles originaux, que différentes adaptations comportementales et physiologiques peuvent contribuer aux succès parasitaires d’espèces endoparasitoïdes ou ectoparasitoïdes pourvues ou non de capacités immunosuppressives. Cette synthèse, loin d’être exhaustive, visera également à évoquer les principales perspectives fondamentales et appliquées attendues des recherches menées en ce domaine. I. Stratégies de « conformité » au système immunitaire de l’hôte I.1. Sélection d’hôtes immunodéficients Les stratégies de « conformité » au système immunitaire de l’hôte se définissent par la faculté d’un parasitoïde à échapper aux défenses cellulaires ou humorales de l’organisme qu’il parasite sans en altérer directement l’efficacité. Ceci peut être notamment réalisé en infestant des hôtes dont le système immunitaire est déficient ou immature, ce qui suppose l’existence de capacités de sélection ou de discrimination de la part de certaines femelles parasitoïdes. Ainsi, les Trichogrammes, endoparasitoïdes oophages, parasitent des œufs de Lépidoptères dépourvus d’hémocytes à ce stade de développement. Dans une même perspective, l’endoparasitoïde Interactions Hyménoptères parasitoïdes – systèmes immunitaires hôtes Braconide Asobara tabida pondrait préférentiellement ses œufs dans des larves de Drosophila subobscura (Diptère Drosophilide) (van Alphen & Janssen 1982), hôte naturellement incapable d’encapsuler ce parasitoïde (Baker 1979, Eslin & Doury com. pers.). Ces stratégies ne sont toutefois pas partagées par l’ensemble des Hyménoptères parasitoïdes. Brodeur & Vet (1995) ont en effet démontré que les espèces et les stades hôtes préférentiellement sélectionnés par les endoparasitoïdes Cotesia rubecula et C. glomerata (Braconides) ne présentent pas les plus faibles niveaux d’encapsulement envers ces deux parasitoïdes. Ceci rappelle que le choix d’un hôte s’effectue à l’issue de la perception et de l’acceptation d’un ensemble complexe de paramètres par les femelles parasitoïdes (espèce, taille, age, sexe, état parasité et statut nutritionnel de l’hôte…) parmi lesquels le statut immunitaire de l’hôte peut tenir une place plus ou moins prépondérante. Les femelles d’A. tabida peuvent aussi agir en cleptoparasitoïdes en pondant dans des hôtes dont le système immunitaire a été inactivé par un précédent parasitoïde tel que Leptopilina boulardi (Eucoilide) (Kraaijeveld 1999). Les facteurs à l’origine de la discrimination entre des hôtes parasités ou non, présentant donc des capacités immunitaires différentes, ne sont pas encore connus. Toutefois, Galis & van Alphen (1981) ont montré que les femelles d’A. tabida sont capables de détecter des kairomones produites par des larves de drosophiles. De plus, le dépôt de phéromones de marquage par des femelles parasitoïdes a été mis en évidence chez plusieurs espèces lors de l’oviposition (Vinson & Guillot 1972 ; Guillot et al. 1974 ; Barrera et al. 1994 ; Ueno & Tanaka 1996). Ces phéromones produites par la glande de Dufour, qui sont répulsives dans certains cas, pourraient au contraire attirer d’éventuels cleptoparasites tels qu’A. tabida. L’Encyrtide Anagyrus kamali possède également une capacité de discrimination des hôtes favorisant la survie de ses œufs. Les femelles d’A. kamali pondent préférentiellement dans les jeunes larves de Maconellicoccus hirsutus (Hemiptère Pseudococcide) dont les défenses immunitaires sont moins développées que celles des larves âgées (Sagarra et al. 2000). En outre il n’est pas rare d’observer 3 à 5 œufs parasitoïdes dans les hôtes adultes, ce qui suggère que le superparasitisme puisse être aussi utilisé pour lutter contre un système immunitaire plus performant. I.2. Développement à l’abri des défenses immunitaires Certains endoparasitoïdes effectuent leur développement au sein de tissus hôtes inaccessibles aux défenses immunitaires. C’est notamment le cas de Platygastérides endoparasitoïdes dont les premiers stades de dévelop- pement se déroulent dans le tube digestif ou les ganglions nerveux de leurs hôtes Diptères (Strand & Pech 1995a). L’endoparasitoïde A. tabida, évoqué précédemment, présente une stratégie voisine d’évitement du système immunitaire de Drosophila melanogaster (Diptère Drosophilide) (Kraaijeveld & van Alphen 1994 ; Monconduit & Prévost 1994). Grâce aux propriétés adhésives de leur chorion, les œufs d’A. tabida s’attachent rapidement aux tissus des hôtes (corps gras, tissus nerveux, tube digestif, trachées…) ce qui est supposé limiter leur accessibilité aux hémocytes circulant dans l’hémolymphe (Eslin et al. 1996 ; Moreau et al. 2003). Le déterminisme génétique et les bases moléculaires de ce mécanisme de protection demeurent inconnus. Toutefois, une étude récente a fait apparaître que l’adhésion durable aux tissus hôtes nécessite d’abord un accolement rapide, puis le maintien de l’intégrité chorionique (Moreau 2002). Une protéine hydrophobe de 80 kDa, uniquement présente à la surface d’œufs adhésifs d’A. tabida, pourrait être associée à la seconde étape du processus d’adhésion. II. Stratégies de « régulation » du système immunitaire de l’hôte II.1. Altération locale des capacités d’adhésion des hémocytes de l’hôte Les facteurs qui interfèrent directement avec la mise en place de la réaction immunitaire de l’hôte ont été très étudiés chez les espèces endoparasitoïdes. Agissant très précocement, certains facteurs peuvent inactiver localement l’attaque de l’œuf parasitoïde par les hémocytes circulants. Ainsi, les œufs du Braconide Cardiochiles nigriceps possèdent une enveloppe glycoprotéique fibreuse qui leur permettrait d’éviter l’encapsulement par les hémocytes de Heliothis virescens (Lépidoptère Noctuide) (Davies & Vinson 1986). La surface des œufs de l’endoparasitoïde Venturia canescens (Ichneumonide) possède plusieurs facteurs agissant également dans ce sens (Schmidt & Schuchman-Feddersen 1989). Lors de leur sortie des ovarioles, les œufs de V. canescens se couvrent de particules de type viral produites par les cellules du calice (Feddersen et al. 1986). Une protéine présente sur ces particules, et donc à la surface des œufs du parasitoïde, possède des homologies antigéniques avec la protéine hémolymphatique P42 de l’hôte Ephestia kuhniella (Lépidoptère Pyralide) (Schmidt et al. 1990). La protéine P42 est naturellement synthétisée en faibles quantités par les hémocytes et le corps gras de l’hôte et surexprimée en cas d’infection bactérienne. Elle limite l’adhésion des hémocytes, et participerait donc au mécanisme endogène de contrôle de l’activité des cellules 307 S. J. M. MOREAU immunitaires (Berg et al. 1988). En se couvrant d’une protéine homologue à P42, les œufs du parasitoïde éviteraient ainsi l’adhésion des hémocytes sur leur surface (Schmidt et al. 1990). Un cas similaire d’homologies antigéniques a été observé entre des protéines de l’enveloppe des polydnavirus endosymbiotiques de Cotesia kariyai (Braconide) et celles de l’hémolymphe de l’hôte Pseudaletia separata (Lépidoptère Noctuide) (Hayakawa & Yazaki 1997). En outre, le chorion des œufs de V. canescens contient une protéine de type hémomucine capable de former un complexe avec les lipophorines de son hôte (protéines hémolymphatiques de transport lipidique) (Kinuthia et al. 1999). La formation d’un complexe hémomucinelipophorine participe normalement à la coagulation de l’hémolymphe des insectes (Theopold & Schmidt 1997). Kinuthia et al. (1999) ont suggéré que la formation d’une réaction de coagulation limitée sur la surface des œufs de V. canescens permettrait à ceux-ci d’être recouverts par des protéines de l’hôte. Ce mécanisme a été initialement interprété comme une stratégie de « mimétisme » diminuant les risques pour les œufs d’être détectés comme corps étranger par les hémocytes. Toutefois, les lipophorines sont connues pour inhiber l’adhésion des hémocytes, chez la blatte Periplaneta americana (Blattaria Blattide) (Coodin & Caveney 1992), ce qui suggère l’existence d’un mécanisme anti-adhésif dépassant le simple camouflage. Un autre endoparasitoïde, Cotesia rubecula (Braconide) possède à la surface de ses œufs une protéine de 32 kDa qui empêche également l’adhésion des hémocytes de son hôte Pieris rapae (Lépidoptère Pieride) (Asgari & Schmidt 1994 ; Asgari et al. 1998). Cette protéine aux propriétés anti-adhésives est produite par les cellules du calice de la femelle parasitoïde et intégrée à la surface des œufs. L’analyse de sa séquence primaire a révélé la présence d’un motif de liaison au hyaluronane, un glycosaminoglycane connu pour affecter l’adhésion, la motilité et la croissance cellulaire (Nelson et al. 1995). Ces différents exemples montrent que les facteurs de virulence développés par ces parasitoïdes dépassent sensiblement le caractère « passif » qui leur a été souvent attribué (Strand & Pech, 1995a ; Schmidt et al. 2001). II.2. Immunosuppression totale Outre ces altérations précoces et localisées des capacités d’encapsulement de l’hôte, certains endoparasitoïdes ont développé des stratégies agissant avec un délai plus grand et parfois en complément de celles évoquées précédemment. Ainsi, la protection de l’endoparasitoïde Asobara citri (Braconide) vis-à-vis du système immunitaire de D. melanogaster résulte à la fois d’une incapacité des 308 hémocytes à adhérer à la surface des œufs parasites et d’une sévère altération de l’organe hématopoïétique des larves hôtes (Moreau et al. 2003). Différemment, le développement des œufs de V. canescens bénéficie de l’action d’un inhibiteur de protéases à sérine, produit par les cellules du calice et qui altère l’activité des hémocytes de E. kuhniella (Beck et al. 2000). Les polydnavirus produits par les femelles de C. rubecula provoquent quant à eux d’importants changements dans les propriétés de surface, la structure du cytosquelette d’actine et dans les capacités d’adhésion des hémocytes de P. rapae environ 6 heures après leur injection (Asgari et al. 1996). Enfin, le rôle immunosuppresseur des protéines ovariennes de Campoletis sonorensis (Ichneumonide) est relayé par l’effet à plus long terme des polydnavirus de cette même espèce (Luckhart & Webb 1996 ; Webb & Luckhart 1994 et 1996 ; Cui et al. 2000). L’action de ces différents facteurs assure donc la continuité de la protection initiée par les protéines de surface des œufs contre le système immunitaire de l’hôte. La suppression de l’encapsulement par des polydnavirus (ou virus à ADN multiples) a été initialement rapportée par Edson et ses collaborateurs (1981). Si ces virus endosymbiotiques ont été décrits chez une cinquantaine d’espèces parasitoïdes, près de 30000 autres espèces en seraient également pourvues (Webb 1998 ; Whitfield 2002). Deux principaux groupes de virus à ADN multiples phylogénétiquement et morphologiquement distincts, les Ichnoviridae et les Bracoviridae, ont été caractérisés (Fleming 1992 ; Shelby & Webb 1999 ; Federici & Bigot 2003). L’expression des gènes de ces virus se fait durant leur cycle de réplication, exclusivement réalisé dans les cellules du calice des femelles parasitoïdes, ou dans certains tissus hôtes tels que les hémocytes (Fleming & Summers 1991 ; Strand et al. 1992 ; Harwood et al. 1994 ; Volkoff et al. 1995 ; Cui & Webb 1996 ; Gruber et al. 1996 ; Yamanaka et al. 1996, Cui et al. 1997 ; Stoltz & Makkay 2000 ; Trudeau et al. 2000 ; Pasquier-Barre et al. 2002). Les polydnavirus peuvent altérer sévèrement les hémocytes des hôtes en provoquant une désorganisation de leur cytosquelette (Tanaka 1987a ; Li & Webb 1994 ; Strand 1994 ; Asgari et al, 1997), l’induction d’une apoptose (Strand & Pech 1995b), ou une inhibition de leurs capacités d’adhésion (Strand et al. 1997, 1999 ; Stettler et al. 1998). L’activation du « système phénoloxydase » est normalement nécessaire à la mélanisation des capsules formées par les hémocytes autour des œufs parasitoïdes (pour revue voir Marmaras et al. 1996). Cette cascade enzymatique constitue également une cible privilégiée des virus à ADN multiples (Stoltz & Cook 1983 ; Lavine & Beckage 1995 ; Strand & Pech 1995a ; Doucet & Cusson 1996 ; Carton & Nappi Interactions Hyménoptères parasitoïdes – systèmes immunitaires hôtes 1997). Ainsi, les activités de plusieurs enzymes du « système phénoloxydase » (phénoloxydase, dopachrome tautomérase, DOPA décarboxylase) de l’hôte H. virescens sont fortement réduites après l’injection des polydnavirus du parasitoïde C. sonorensis (Shelby & Webb 1999 ; Shelby et al. 2000). En outre, les virus peuvent perturber d’autres fonctions immunitaires telles que la synthèse de composés anti-bactériens (cécropine et lysozyme) (Shelby et al. 1998) ou des éléments clés de la réponse anti-microbienne (attacine, lectines, protéases à sérine) (Gillespie et al. 1997 ; Faye & Kanost 1998). L’action des virus à ADN multiples nécessite parfois la présence de venin pour supprimer totalement les défenses immunitaires de l’hôte (Kitano 1982, 1986 ; Tanaka 1987b, Stoltz et al. 1988 ; Strand & Noda 1991). Dans le modèle Pseudaletia separata – Cotesia kariyai, les virus seuls réduisent de 50 % l’encapsulement de corps étrangers implantés artificiellement dans l’hôte, tandis que l’action conjuguée du venin et des virus inhibe complètement l’encapsulement (Tanaka 1987b). Des travaux récents ont permis de préciser les caractéristiques biochimiques et structurales des protéines immuno-suppressives de certains polydnavirus. Des motifs répétés de type EGF (« Epidermal Growth Factor ») ont été identifiés dans les séquences de protéines virales des Braconides Microplitis demolitor et C. kariyai (Trudeau et al. 2000 ; Tanaka et al. 2002). Ils contribueraient à l’inhibition des capacités d’adhésion des hémocytes des hôtes exprimant les protéines virales à leur surface après infection. Par ailleurs, la protéine CrV1 codée par le génome du polydnavirus de Cotesia rubecula contiendrait un motif de type « glissière à leucine » (Asgari & Schmidt 2002). Ce domaine serait nécessaire à l’internalisation de CrV1 dans les hémocytes des hôtes, étape préalable à la désorganisation du cytosquelette des cellules immunitaires par cette protéine. Les particules de type viral produites, selon les espèces, dans la région du calice ou dans une glande annexe du système reproducteur des femelles (Feddersen et al. 1986 ; Rizki & Rizki 1990a), se distinguent des polydnavirus par une absence d’acides nucléiques. Elles sont également capables d’altérer la morphologie et le fonctionnement des hémocytes des hôtes. C’est notamment le cas des particules de type viral de l’Eucoilide Leptopilina heterotoma, endoparasitoïde de larves de drosophiles. Injectées lors de la ponte, elles modifient la morphologie de certaines populations hémocytaires et les rendent inaptes à édifier une capsule autour de l’œuf parasitoïde (Rizki et al. 1990; Rizki & Rizki 1991). De telles particules pourraient également prendre part aux importantes altérations de l’organe hématopoïétique, observées chez des larves de D. melanogaster infestées par L. heterotoma ou Ganaspis xanthopoda (Eucoilide) (Chiu et al. 2000). Deux souches d’un autre Eucoilide, Leptopilina boulardi, qui se distinguent par leurs niveaux de virulence envers D. melanogaster, présentent des particules de type viral de morphologies distinctes (Dupas et al. 1996). Seules les particules de la souche virulente sont capables d’altérer la morphologie des lamellocytes des hôtes parasités, hémocytes essentiels à la formation des capsules cellulaires (Russo et al. 2001). Il a récemment été démontré que cette altération est due à une protéine de 35 kDa localisée au niveau des particules de type viral de L. boulardi et appartenant à la famille des Rho-GAP, enzymes habituellement impliquées dans la régulation du cytosquelette d’actine (Labrosse et al. 2003). Plusieurs auteurs ont par ailleurs rapporté les capacités immunosuppressives des tératocytes, cellules issues de la dissociation de la séreuse extra-embryonnaire de certains Braconides, Trichogrammatides ou Scelionides (pour revue, voir Dahlman 1990). L’existence de cellules de type tératocytes est également suspectée chez l’Ichneumonide Diadromus pulchellus (Rouleux-Monin et al. 1999). Les tératocytes ne se divisent pas après leur libération dans l’hémolymphe de l’hôte, mais leur diamètre augmente souvent considérablement (Salt 1968 ; Barratt & Sutherland 2001 ; Hotta et al. 2001). En raison de leur apparition tardive, les tératocytes ne semblent agir qu’en complément des effets immunosuppresseurs de facteurs plus précoces. Ainsi, chez C. kariyai, les virus endosymbiotiques et le venin participent à l’inhibition de l’encapsulement des œufs, tandis que les tératocytes protégeraient les larves parasitoïdes nouvellement écloses (Tanaka & Wago 1990). En particulier, les tératocytes les plus âgés synthétiseraient un inhibiteur de la phénoloxydase encore non identifié (Tanaka & Wago 1990). II.3. Capacités immunosuppressives des ectoparasitoïdes Si les interactions entre les endoparasitoïdes et le système immunitaire de leurs hôtes sont bien documentées, peu d’informations sont en revanche disponibles sur les éventuels facteurs immunodépresseurs participant à la virulence des ectoparasitoïdes (Strand & Pech 1995a). A tel point que certains auteurs considèrent l’ectoparasitisme lui-même comme un mécanisme « passif » d’évitement des défenses immunitaires (Coudron 1991 ; Strand & Pech 1995a ; Vass & Nappi 2000 ; Schmidt et al. 2001). Toutefois, des études récentes risquent de modifier sensiblement cette conception. Richards & Edwards (1999) ont en effet montré que les populations hémocytaires des larves du Lépidoptère Lacanobia oleracea (Noctuide) augmentent en réponse à l’infestation par l’ectoparasi- 309 S. J. M. MOREAU toïde Eulophus pennicornis (Eulophide) avant de diminuer significativement. Cette chute du nombre d’hémocytes circulants est associée à des changements dans leur morphologie et leur viabilité qui ne seraient ni liés à l’attrition dont souffrent les hôtes, ni à l’action des venins. En outre, les hôtes d’E. pennicornis présentent des hémocytes aux capacités de reconnaissance du nonsoi et de phagocytose réduites (Richards & Edwards 2000a) et une activité phénoloxydase hémolymphatique altérée (Richards & Edwards 2000b). Ces résultats indiquent tout d’abord qu’à l’instar des hôtes d’endoparasitoïdes, les insectes ectoparasités peuvent mettre en place une réaction immunitaire importante, traduite par l’augmentation initiale du nombre d’hémocytes en circulation. Les contraintes exercées par les défenses immunitaires de l’hôte, jusqu’à présent sous-estimées dans le cas des relations ectoparasitaires, pourraient avoir favorisé le développement de mesures physiologiques antagonistes de la part de certaines espèces ectoparasitoïdes. Ainsi, l’observation de véritables pathologies hémocytaires indépendantes de l’état général des larves de L. oleracea suggère que des facteurs immunosuppresseurs soient produits par les larves ectoparasitoïdes d’E. pennicornis. Par ailleurs, Thompson (1980) a rapporté la présence d’une activité phénoloxydase dans les sécrétions salivaires de l’ectoparasitoïde Exeristes roborator (Ichneumonide). Si le rôle précis de cette activité enzymatique dans le succès parasitaire d’E. roborator n’a pas été déterminé, il est possible qu’elle puisse interférer avec le bon fonctionnement du système immunitaire de l’hôte. L’hypothèse d’une telle action a récemment été suggérée suite à la découverte d’une activité phénoloxydase dans le venin de l’endoparasitoïde Pimpla hypochondriaca (Ichneumonide) (Richard & Parkinson 2000 ; Parkinson et al. 2001). Enfin, l’étude d’Eupelmus orientalis (Eulophide) a montré la présence d’activités hyaluronidase et phospholipase dans les sécrétions salivaires des larves de cet ectoparasitoïde (Doury et al. 1997). Ces deux enzymes, respectivement histolytique et cytolytique, sont susceptibles d’agir sur des tissus hôtes. La possibilité d’une action sur les hémocytes de l’hôte, même si elle n’a pas été testée par les auteurs, reste envisageable. Loin d’être anecdotique, l’ensemble de ces données pourrait conduire à réexaminer le caractère « passif » des mécanismes de virulence développés par certains ectoparasitoïdes envers le système immunitaire de leurs hôtes. III. Perspectives fondamentales et appliquées La pleine compréhension des stratégies de virulence des Hyménoptères parasitoïdes ne saurait se départir d’une étude approfondie des facteurs de virulence qui en sont 310 les effecteurs, de leurs cibles moléculaires et de leurs effets directs ou indirects sur la physiologie des hôtes. C’est la raison pour laquelle nous avons proposé, au cours de la présente synthèse, une nouvelle classification des mécanismes de protection des Hyménoptères parasitoïdes. Reposant sur les notions de stratégies de « conformité » ou de « régulation », notre proposition exclu des critères limitatifs de « passivité » ou d’« activité », peu propices à rendre compte des bases moléculaires de ces mécanismes. En particulier, nous avons souhaité souligner l’originalité des stratégies de certaines espèces (endoparasitoïdes non immunosuppressifs, ectoparasitoïdes) dont l’étude mérite largement d’être poursuivie. Sur un plan fondamental, leur étude améliore nos connaissances des stratégies d’évitement du système immunitaire des insectes et soulève la question des processus évolutifs ayant conduit à l’apparition et à la conservation de stratégies singulières. Ceci peut compléter utilement les données récemment acquises quant à la phylogénie moléculaire des Hyménoptères parasitoïdes (Dowton et al. 1998 ; Mardulyn & Whitfield 1999 ; Manzari et al. 2002). L’existence de ces « cas particuliers » prouve également que les parasitoïdes ont développé des moyens physiologiques hétérogènes et non exclusifs pour assurer leur succès parasitaire. A ce propos, il pourrait s’avérer nécessaire de considérer plus souvent, au delà des relations avec le système immunitaire, l’ensemble des systèmes physiologiques de l’hôte potentiellement affectés par le parasitisme. Il n’est pas exclu en effet que certains parasitoïdes, pourtant dépourvus de facteurs immunosuppresseurs, puissent altérer sensiblement la réponse immunitaire de leurs hôtes via une régulation du développement, du comportement ou de la reproduction de ces derniers. Plus généralement, les recherches menées sur les mécanismes de protection des parasitoïdes ont souvent fait progresser en parallèle l’immunologie des insectes et continueront certainement à le faire au cours des prochaines années. A titre d’exemple, l’utilisation de plusieurs parasitoïdes présentant des variations intra ou interspécifiques de virulence vis-à-vis de D. melanogaster a ainsi considérablement contribué à l’étude de son immunité cellulaire et humorale : hématopoïèse, encapsulement, activation du système phénoloxydase, synthèse de mélanine, génération de radicaux cytotoxiques et production de peptides antimicrobiens (Rizki & Rizki 1990b ; Coustau et al. 1996 ; Nicolas et al. 1996 ; Benassi et al. 2000 ; Carton & Nappi 1997 ; Eslin & Prévost 1996, 1998 ; Moreau et al. 2000 ; Nappi et al. 2000 ; Lanot et al. 2001 ; Sorrentino et al. 2002). Le développement de la biologie moléculaire offre aujourd’hui l’opportunité de dépasser ce champ d’investigation. En effet, le récent séquençage du génome de la Drosophile a révélé Interactions Hyménoptères parasitoïdes – systèmes immunitaires hôtes de nombreuses homologies génétiques et fonctionnelles entre le système immunitaire de cet insecte et celui des mammifères. L’identification des cibles moléculaires des facteurs de virulence des parasitoïdes devrait donc grandement profiter de l’expérience acquise, chez les mammifères, sur certains complexes de gènes homologues. D’un point de vue pratique, l’étude de certaines espèces parasitoïdes présentant des stratégies originales d’évitement de la réponse immunitaire de leurs hôtes pourrait permettre de diversifier la gamme des espèces utilisées comme auxiliaires des cultures et ainsi élargir le spectre d’insectes ravageurs potentiellement contrôlables. De plus, les parasitoïdes recèlent sans doute des principes actifs qui, s’ils sont capables d’agir sur des produits de gènes homologues, pourraient constituer des agents thérapeutiques encore insoupçonnés (inhibiteurs de protéases, composés pro-apoptotiques…). A titre d’exemple, il a récemment été montré que la Dexamethasone, un glucocorticoïde connu pour ses propriétés pro-apoptotiques et anti-cancéreuses (Shiratsuchi et al. 2002), inhibe la réponse immunitaire cellulaire de D. melanogaster envers le parasitoïde L. boulardi (Carton et al. 2002). Il pourrait être intéressant, à l’inverse, de sélectionner certains facteurs de virulence provoquant la désorganisation du cytosquelette ou l’apoptose de cellules immunitaires hôtes et de tester leur potentiel anti-tumoral. Rappelons que certains peptides d’insectes, non parasitoïdes, sont d’ores et déjà étudiés pour leurs propriétés antibiotiques, anti-virales ou antitumorales (Chernysh et al., 2002 ; Tzou et al. 2002). CONCLUSION De nombreux travaux attestent de la diversité des moyens physiologiques mis en place par les parasites protozoaires et métazoaires pour éviter les défenses immunitaires de leurs hôtes intermédiaires ou définitifs (Combes 1995 ; Bogitsh & Cheng 1998). La tentation est grande de vouloir les comparer aux stratégies propres aux Hyménoptères parasitoïdes. Ainsi, la découverte des RÉFÉRENCES ASGARI S., HELLERS M., SCHMIDT O. 1996 – Host hemocyte inactivation by an insect parasitoid : transient expression of a polydnavirus gene. – The Journal of General Virology, 77 : 2653-2662. ASGARI S., SCHMIDT O. 1994 – Passive protection of eggs from the parasitoid, Cotesia rubecula, in the host, Pieris rapae. – Journal of Insect Physiology, 40: 789-795. ASGARI S., SCHMIDT O. 2002 – A coiled-coil region of an insect immune suppressor protein is involved in binding and uptake by hemocytes. – Insect Biochemistry and Molecular Biology, 32 : 497-504. 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Cet exemple illustre deux enseignements majeurs des récents développements de l’étude des interactions entre les parasitoïdes et l’immunité de leurs hôtes. D’une part, si les facteurs de virulence de certains parasitoïdes, parasites ou pathogènes présentent parfois des analogies structurales et fonctionnelles, il apparaît davantage de divergences que de points communs entre les stratégies d’immunoévasion des parasitoïdes et celles des autres types de parasites. Leur positionnement phylogénétique proche de celui de leurs hôtes, l’absence d’hôtes intermédiaires, l’intervention de facteurs particuliers (sécrétions larvaires, venins, virus, tératocytes, protéines ovariennes) et l’issue de la relation parasitaire obligatoirement fatale à l’un des deux organismes pèsent fortement sur la singularisation des mécanismes de protection des Hyménoptères parasitoïdes. D’autre part, la pleine compréhension de ces stratégies de virulence est étroitement liée à l’étude des facteurs physiologiques et moléculaires qui en sont à l’origine. Les recherches actuellement menées en ce domaine, pour peu qu’elles continuent à être soutenues et encouragées, pourraient donc s’avérer décisives tant vis-à-vis de l’entomologie fondamentale qu’au regard de possibles utilisations agronomiques et thérapeutiques. Remerciements – L’auteur souhaite remercier le Pr Geneviève Prévost, le Dr Patrice Eslin et le Dr Jacques Brodeur pour leurs lectures critiques des premières versions du manuscrit. ASGARI S., THEOPOLD U., WELLBY C., SCHMIDT O. 1998 – A protein with protective properties against the cellular defense reaction in insects. – Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 95 : 3690-3695. BAKER R.H.A. 1979 – Studies on the interactions between Drosophila parasites. – Ph. D. Dissertation. University of Oxford, 173 p. 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