La restriction du sucre et l’ingestion de sang façonnent des trajectoires de défense immunitaire divergentes chez le moustique Aedes aegypti

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12368 (2023) Citer cet article

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La défense immunitaire comprend (1) la résistance : la capacité à réduire la charge pathogène, et (2) la tolérance : la capacité à limiter la gravité de la maladie induite par une charge pathogène donnée. L’étude de la tolérance dans le domaine de l’immunité animale est relativement naissante par rapport à celle de la résistance. Par conséquent, les études qui examinent la défense immunitaire de manière globale (c'est-à-dire en considérant à la fois la résistance et la tolérance) sont rares, malgré leur exigence de parvenir à une compréhension approfondie de la défense immunitaire. En outre, comprendre la tolérance chez les arthropodes vecteurs de maladies est particulièrement pertinent, car la tolérance est essentielle à la transmission cyclique d’agents pathogènes par les arthropodes. Ici, nous avons testé le(s) effet(s) de la concentration alimentaire de saccharose et de l'ingestion de sang sur la résistance et la tolérance à l'infection par Escherichia coli chez le moustique de la fièvre jaune, Aedes aegypti. La résistance et la tolérance ont été mesurées simultanément et à plusieurs moments. Nous avons constaté que les moustiques issus du traitement au sucre restreint présentaient une résistance accrue à tous les moments post-infection par rapport à ceux du traitement au sucre standard en laboratoire. Le sang a également amélioré la résistance, mais seulement au début de la période post-infection. Bien que la restriction en saccharose n’ait aucun effet sur la tolérance, nous montrons que la consommation de sang avant l’infection bactérienne atténue le déclin temporel de la tolérance que subissent les moustiques lorsqu’ils reçoivent uniquement des repas sucrés. Pris ensemble, nos résultats indiquent que différents composants alimentaires peuvent avoir des impacts uniques et parfois dynamiques dans le temps sur la résistance et la tolérance.

La réponse d'un organisme à l'infection (c'est-à-dire la défense immunitaire) comprend à la fois la résistance et la tolérance1,2. La résistance est définie comme la capacité à réduire le nombre d’agents pathogènes à l’intérieur du corps, tandis que la tolérance est définie comme la capacité à limiter l’impact de l’infection sur la condition physique de l’hôte. Les deux stratégies sont essentielles pour survivre à l’infection. La résistance et la tolérance ont été conceptualisées pour la première fois par les botanistes à la fin des années 18003, et les biologistes des plantes ont depuis lors acquis des connaissances majeures sur la résistance et la tolérance. En revanche, jusqu’à récemment, les scientifiques étudiant les hôtes animaux se sont concentrés de manière disproportionnée sur la résistance2,4,5. En conséquence, la tolérance immunitaire chez les animaux est un domaine d’étude naissant, mais qui se développe rapidement. Les stratégies de tolérance incluent probablement des tactiques telles que la réparation des lésions tissulaires induites par l'agent pathogène, la détoxification des sous-produits de l'agent pathogène, la limitation de l'automutilation induite par la réponse immunitaire (c'est-à-dire l'immunopathologie) et la promotion générale de l'homéostasie pendant et après l'infection. Toutes les stratégies qui favorisent la la santé de l’hôte sans nécessairement affecter les niveaux d’agents pathogènes2,6,7,8,9. L'immunologie écologique postule que la résistance et la tolérance, en tant que composantes de la défense de l'hôte, sont coûteuses et ne devraient être utilisées que lorsque les avantages dépassent les coûts10. Par conséquent, l’équilibre entre résistance et tolérance d’un hôte est probablement important du point de vue de la limitation des ressources, car un équilibre inapproprié entre résistance et tolérance peut conduire à un résultat d’infection indésirable. Par exemple, une forte réponse de résistance peut entraîner l’élimination complète de l’agent pathogène, mais un tel résultat pourrait laisser des réserves d’énergie insuffisantes pour réparer les dommages induits par l’infection. Si cela entraîne une réduction de la capacité de reproduction au cours de la vie, cette stratégie ne sera pas efficace.

Bien qu’un équilibre approprié entre résistance et tolérance soit important dans tous les systèmes hôte-pathogène, il revêt une importance particulière chez les arthropodes hématophages qui transmettent des agents pathogènes. Les agents pathogènes transmis par les arthropodes sont très divers et comprennent des virus, des bactéries, des parasites protozoaires et des vers filaires. Les maladies causées par ces agents pathogènes représentent plus de 17 % de toutes les maladies infectieuses mondiales11 et imposent ainsi un fardeau énorme en matière de santé publique et vétérinaire. Les agents pathogènes transmis par les arthropodes sont ingérés par l'arthropode lorsqu'il prend un repas de sang provenant d'un hôte vertébré infecté. Étant donné que la transmission dépend catégoriquement de la capacité de l'arthropode à tolérer l'infection suffisamment longtemps pour propager l'agent pathogène à un hôte vertébré ultérieur, l'étude de la tolérance immunitaire est essentielle à la capacité de comprendre et de traiter la transmission d'agents pathogènes transmis par les arthropodes. Nous avons donc exploré simultanément l’effet du régime alimentaire sur la résistance et la tolérance à l’infection chez le moustique de la fièvre jaune, Ae. aegypti, qui transmet plusieurs agents pathogènes humains, notamment le virus de la dengue et le virus Zika.