Etude intégrative des hémocytes de l’holothurie Holothuria forskali Delle Chiaje, 1823 (Echinodermata, Holothuroidea)

A l’instar de la majorité des invertébrés, les échinodermes ont développé une immunité
innée basée sur des cellules circulantes appelées cœlomocytes. Ces cellules se trouvent
principalement dans les cavités cœlomiques périviscérale et ambulacraire, mais également en
association avec différents tissus internes. Une grande diversité de types de cœlomocytes a été
identifiée chez les holothuries, dont les phagocytes, les sphérulocytes, les cellules progénitrices,
les cellules cristallines, les hémocytes, les cellules fusiformes et les cellules vibratiles. Bien que
la fonction immunitaire générale de ces cellules ne soit plus à démontrer, les fonctions
spécifiques de chaque type cellulaire demeurent encore peu investiguées, et la possibilité que
certains types soit impliqués dans d’autres systèmes (e.g., circulatoire, excréteur, digestif) n’est
pas à exclure. Les avancées technologiques récentes offrent l’opportunité d'explorer plus en
détail les fonctions des cœlomocytes, qui présentent d’ailleurs de nombreuses similitudes avec
les cellules immunitaires des vertébrés. Cependant, certains types cellulaires présentent une
fonction encore complètement inconnue.
Le présent mémoire vise à caractériser, de manière pluridisciplinaire, les hémocytes, un
type cellulaire qui a la particularité de présenter une importante pigmentation rouge,
historiquement attribuée à de l’hémoglobine. L'espèce modèle choisie pour cette étude est
l’espèce européenne Holothuria (Panningothuria) forskali Delle Chiaje, 1823. Tout d’abord, la
distribution de ces cellules sur différents tissus a été caractérisée en microscopie optique et
électronique, mettant en évidence que les hémocytes sont principalement rencontrés sur la
membrane interne de la vésicule de Poli qui pourrait ainsi jouer un rôle de réserve cellulaire.
Ensuite, une analyse des pigments par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) a
révélé une importante concentration en pigments caroténoïdiques dans le liquide ambulacraire
(contenant les hémocytes) par rapport au liquide périviscéral. Cette découverte, suggère que le
paradigme précédemment défini dans la littérature (i.e. la couleur des hémocytes est due à une
forte concentration en hémoglobine intracellulaire) est erroné. Pour confirmer cela, une
approche transcriptomique a été adoptée ; l’expression de gènes codant pour des globines, ainsi
que des gènes codant pour des protéines impliquées dans le métabolisme des caroténoïdes a été
comparée entre le liquide ambulacraire et le liquide périviscéral. Les résultats confirment une
différence significative dans le niveau d'expression des enzymes liées aux voies métaboliques
des caroténoïdes entre le liquide périviscéral et le liquide ambulacraire, tandis que les niveaux
d'expression des globines ne varient pas significativement entre les deux liquides. En outre, la
corrélation d'expression entre certains de ces gènes est cohérente avec leur rôle dans la voie liée
au métabolisme des caroténoïdes. Ces résultats démontrent que la pigmentation des hémocytes,
qui sont particulièrement abondants dans le liquide ambulacraire, est due à la présence de
caroténoïdes plutôt qu’à la présence d'hémoglobine. Finalement, la technique de cytométrie en
flux spectrale a été utilisée afin de déterminer de potentiels critères de différenciation des
populations de cœlomocytes. Une stratégie de tri cellulaire induit par fluorescence (FACS) a
ainsi été mise en place et a permis de purifier les populations d’hémocytes avec succès. Ce
protocole offre de nombreuses possibilités dans l’étude ciblée de ces cellules, incluant de
nouvelles analyses pigmentaires et des analyses transcriptomiques et protéomiques qui pourront
nous fournir des pistes sérieuses afin d’investiguer la fonction de ces mystérieux hémocytes,
dont le nom pourrait, en tout cas chez H. forskali, être changé en caroténocyte. In fine, une
meilleure compréhension du système immunitaire des holothuries pourra permettre de mieux
prévenir l’émergence de maladies létales en holothuricultures.